永久性大脑中动脉闭塞后肠道微生物重塑与海马脂质代谢紊乱的跨组学关联及炎症小体激活

《BMC Neuroscience》：Cecal microbiota and ipsilateral hippocampal metabolic differences at day 7 after permanent middle cerebral artery occlusion in rats: an exploratory multi-omics study

　　## 摘要### 背景脑缺血后肠道微生物改变和脑部代谢紊乱均已被报道，但它们与海马区特异性代谢变化的关系仍不清楚。本研究表征了永久性大脑中动脉闭塞（MCAO）后早期亚急性期肠道微生物和同侧海马代谢变化，并评估了海马炎症及炎症小体相关的改变。### 方法雄性Sprague-Dawley大鼠分为天真对照组和永久性MCAO组。第7天，取同一批大鼠的配对盲肠内容和同侧海马样本，进行16S rRNA基因测序和非靶向UPLC-MS/MS代谢组学分析（n=8/组）。利用匹配的微生物组和代谢组学谱进行Spearman相关性分析。在另外的动物亚组中，利用激光散斑对比成像、TTC染色、组织学、免疫组化、免疫荧光和ELISA方法评估脑灌注、脑梗死、海马神经元损伤、炎症及eNOS相关标志物、星形胶质细胞反应性以及炎症小体相关蛋白。分析GSE22255数据集作为人类缺血性卒中后长期外周炎症基因表达的背景证据。### 结果永久性MCAO伴随微生物丰富度和多样性降低以及独特的盲肠微生物组成。MCAO大鼠中*Escherichia-Shigella*、*Erysipelotrichaceae_UCG-003*和*Parabacteroides*的相对丰度升高，而*Bifidobacterium*的相对丰度降低。海马代谢组学揭示了一种以脂质为中心的代谢表型，其特征为假定为溶血磷脂酰胆碱、L-棕榈酰肉碱、丁酰肉碱和牛磺牛胆酸的信号升高，以及假定为同肌酸酐的信号降低。合并跨组学分析识别出显著的属-代谢物关联，其中*Erysipelotrichaceae_UCG-003*与牛磺牛胆酸的关联在校正组别归属后仍保持显著。MCAO大鼠还表现出脑灌注降低、脑梗死、海马神经元损伤、TNF-α免疫反应性和GFAP免疫反应性升高、eNOS免疫反应性降低，以及海马NLRP3、caspase-1、GSDMD、IL-1β和IL-18水平升高。GSE22255的分析显示，卒中后至少6个月采集的外周血单个核细胞中LBP、NLRP3和IL1B表达升高。### 结论永久性MCAO后第7天观察到盲肠微生物群重塑和同侧海马脂质相关代谢表型，并在独立实验亚组中识别出炎症及炎症小体相关变化。配对跨组学关联为后续机制研究提供了假设，但尚未建立因果性肠-脑关系。### 图形摘要