Akkermansia muciniphila与Faecalibacterium prausnitzii通过调控铁调素-铁转运蛋白轴改善肝纤维化的比较研究

本研究针对肝纤维化中铁代谢紊乱与肠道菌群失调的关联，通过比较Akkermansia muciniphila（A. muciniphila）和Faecalibacterium prausnitzii（F. prausnitzii）及其无细胞上清（CFS）对铁调素（Hepcidin）-铁转运蛋白（Ferroportin）轴的调控作用，揭示了F. prausnitzii及其CFS通过上调Hamp和Slc40a1表达、改善肠道屏障功能，显著减轻CCl4诱导的小鼠肝纤维化，为下一代益生菌和益生物的开发提供新策略。

　　

肝纤维化是全球范围内导致肝功能衰竭的主要原因之一，其病理特征包括肝星状细胞（HSCs）活化、细胞外基质（ECM）沉积和铁代谢紊乱。铁调素（Hepcidin）作为肝脏分泌的铁代谢核心调控因子，其表达下降会通过解除对铁转运蛋白（Ferroportin, FPN）的抑制，导致肝细胞铁超载并加剧氧化损伤。与此同时，肠道菌群失调通过"肠-肝轴"参与肝纤维化进展，其中Akkermansia muciniphila（A. muciniphila）和Faecalibacterium prausnitzii（F. prausnitzii）作为具有抗炎和屏障修复潜力的下一代益生菌，其调控铁代谢的作用机制尚不明确。

针对这一科学问题，伊朗巴斯德研究所（Pasteur Institute of Iran）的研究团队在《Gut Pathogens》发表论文，首次系统比较了A. muciniphila和F. prausnitzii及其无细胞上清（CFS）通过Hepcidin-Ferroportin轴改善肝纤维化的效果差异。研究采用转化生长因子β（TGF-β）激活的人肝星状细胞系LX-2模型和CCl₄诱导的小鼠肝纤维化模型，结合转录组分析、免疫组化和微生物组技术，揭示了两种菌株的干预效果及其分子机制。

关键技术方法

1. 体外实验：用TGF-β激活LX-2细胞模拟纤维化，分别用不同感染复数（MOI 10/50/100）的活菌或10% CFS处理，检测COL1A1和SLC40A1表达；
2. 动物模型：C57BL/6小鼠通过腹腔注射10% CCl₄（每周2次，持续6周）建立肝纤维化，干预组在造模前10天开始口服活菌（1×10⁹ CFU）或CFS；
3. 多组学分析：通过RT-qPCR检测肝、结肠、脑组织中铁代谢相关基因表达，免疫组化验证蛋白定位，16S rRNA qPCR量化粪便菌群变化。

主要研究结果

1. 菌株干预抑制肝星状细胞活化
在TGF-β激活的LX-2细胞中，A. muciniphila和F. prausnitzii及其CFS均显著下调纤维化标志物COL1A1和铁转运蛋白SLC40A1的mRNA表达（图2）。动物实验进一步证实，F. prausnitzii CFS组肝脏α-SMA（Acta2）表达降幅达70%，显著优于A. muciniphila组（图3C-E），Masson染色显示其胶原沉积减少最明显（图3B）。

2. F. prausnitzii更有效调控Hepcidin-Ferroportin轴
F. prausnitzii CFS使肝组织Hamp表达提升3.2倍，显著高于A. muciniphila组（1.8倍）（图4B）。免疫组化显示F. prausnitzii组Hepcidin在肝小叶分布接近正常组（图4C），同时血清铁和肝酶（ALT/AST）水平显著改善（图5）。

3. 肠道-肝脏-脑轴协同作用
F. prausnitzii CFS独特地上调了脑组织Hamp表达（2.1倍）（图8A），并显著降低炎症因子Tlr4。结肠中，该菌株使紧密连接蛋白Zo1表达增加2.3倍（图7C），同时抑制致病菌Enterobacteriaceae生长（图9）。

4. 菌株特异性微生物组重塑
生物信息学分析发现肝纤维化患者肠道中F. prausnitzii显著减少。实验证实F. prausnitzii干预使小鼠肠道Firmicutes/Bacteroidetes比值升高，且其CFS使A. muciniphila丰度增加3倍（图9）。

结论与意义
该研究首次阐明F. prausnitzii及其CFS通过三重机制发挥更优的抗纤维化效果：（1）直接上调Hepcidin-Ferroportin轴改善肝铁代谢；（2）修复Zo1介导的肠道屏障减少细菌易位；（3）跨器官调控脑铁稳态。相比传统益生菌，CFS制剂规避了活菌存活率问题，且F. prausnitzii CFS对脑组织的独特作用为肝性脑病防治提供新思路。研究为基于菌株特异性代谢产物的靶向治疗提供了理论依据，推动微生态制剂在代谢性疾病领域的精准应用。