约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)介导pristimerin通过LXRα–SCD1轴重塑肝脏脂质代谢对溃疡性结肠炎及伴随性肝损伤的保护作用

《Gut Microbes》：Lactobacillus johnsonii mediates the protective effects of pristimerin against ulcerative colitis and concomitant liver injury through remodeling hepatic lipid metabolism via LXRα–SCD1 axis

　　

溃疡性结肠炎（UC）是一种可累及多器官的系统性疾病，在UC患者中肝胆疾病常被观察到。然而，UC及其相关肝胆并发症的发病机制仍不清楚，且有限的治疗选择可用。本研究揭示，紊乱的肝脏脂质代谢在驱动UC及其肠外肝胆表现的进展中起关键作用。机制上，结肠炎升高的循环内源性皮质酮（CORT）介导了肝脏LXRα–SCD₁信号的下调，导致单不饱和脂肪酸（MUFA）减少、不饱和溶血磷脂减少，以及烷基溶血磷脂、神经酰胺和己糖基神经酰胺的积累。这些改变导致肝脏脂毒性，进而加剧结肠炎。在UC患者中观察到类似的脂质谱。重要的是，pristimerin（PSM），一种结构上与明星分子celastrol相似的天然化合物，已被证明通过以微生物群依赖的方式重塑肝脏脂质代谢来缓解UC及伴随性肝损伤。肠道共生菌约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）通过激活肝脏LXRα–SCD₁信号并增加潜在抗炎脂质种类LPC20:2和LPC20:3来介导PSM的作用。该研究提示了一种基于约氏乳杆菌-肝脏LXRα–SCD₁轴的UC及相关肝损伤的新治疗策略。该研究也为系统性疾病的机制探索和多器官共病的治疗策略开辟了新途径。

**论文解读：约氏乳杆菌介导pristimerin通过LXRα–SCD₁轴重塑肝脏脂质代谢对溃疡性结肠炎及伴随性肝损伤的保护作用**

**一、研究背景与问题**

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性复发性肠道炎症性疾病，常伴有肠外表现，其中肝胆疾病（如非酒精性脂肪肝、原发性硬化性胆管炎等）尤为常见。然而，UC与其相关肝损伤共病的发病机制尚不明确，现有治疗手段（如5-氨基水杨酸、皮质类固醇、生物制剂）疗效有限且存在副作用。既往研究提示，肝脏脂质代谢紊乱，特别是磷脂和鞘脂代谢的显著改变，在UC进展中发挥作用。肝脏X受体α（LXRα）介导的从头脂肪生成及其下游靶基因硬脂酰辅酶A去饱和酶1（SCD₁）是调节单不饱和脂肪酸（MUFA）合成的关键酶，其抑制可导致神经酰胺积累并加剧结肠炎。此外，UC患者皮质醇水平异常，而内源性皮质酮（CORT）在啮齿动物中可驱动NAFLD并下调LXRα表达。因此，研究人员假设CORT可能通过影响肝脏LXRα–SCD₁信号通路参与UC伴肝损伤的病理。天然化合物pristimerin（PSM，结构类似celastrol）具有抗结肠炎活性，但其靶向的关键微生物和具体机制尚不清楚。本研究旨在阐明PSM通过肠道微生物群调节肝脏脂质代谢缓解UC及伴随性肝损伤的机制，并探索其潜在治疗靶点。

**二、研究内容与结论**

研究人员通过体内外实验，利用DSS诱导的UC伴肝损伤小鼠模型，结合抗生素（ABX）处理、微生物组测序、代谢组学/脂质组学、基因敲除小鼠及临床样本验证，系统揭示了PSM的保护作用机制。主要结论：PSM以肠道微生物群依赖的方式缓解UC及伴随性肝损伤，其关键介导菌为约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）。该菌通过激活肝脏LXRα–SCD₁信号通路，上调SCD₁表达，重塑肝脏脂质代谢，增加抗炎性不饱和溶血磷脂（如LPC20:2和LPC20:3），减少饱和溶血磷脂、神经酰胺等毒性脂质积累，从而减轻肝脂毒性和结肠炎症。此外，研究发现结肠炎升高的循环CORT通过抑制LXRα–SCD₁轴加剧共病，而PSM和约氏乳杆菌可降低CORT水平。该研究发表在《Gut Microbes》。

**三、主要关键技术方法**

1. **动物模型**：采用C57BL/6J小鼠，通过3%葡聚糖硫酸钠（DSS）饮水诱导UC伴肝损伤共病模型（共6个独立动物实验，包括PSM处理、ABX清除菌群、约氏乳杆菌培养上清（Ljsup）灌胃、LXRα拮抗剂SR9238/9243、CORT皮下注射、PPARα敲除小鼠等）。
2. **代谢组学与脂质组学**：对小鼠血清和肝脏进行非靶向超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS）分析，包括代谢组学（靶向脂肪酸、LPC等）和脂质组学（磷脂、鞘脂等），使用MS-DIAL、SIMCA-P等软件进行峰提取、鉴定及多元统计分析（PCA、OPLS-DA）。
3. **微生物组分析**：粪便样本16S rRNA基因（V3-V4区）测序，QIIME 2处理，RDP分类器注释，分析菌群组成差异；通过qPCR定量特定乳酸菌种（如约氏乳杆菌），并体外培养验证PSM对该菌的促生长作用。
4. **分子生物学与组织学**：qPCR、Western blot、免疫组化（IHC）检测肝脏及结肠中脂质代谢相关基因（LXRα、SREBP1、FASN、SCD₁等）和炎症因子表达；H&E、AB-PAS、Masson三色、Oil Red O染色评估结肠和肝脏组织病理、黏液分泌、纤维化及脂质积累。
5. **临床数据验证**：利用公共数据库（项目ST000923、ST001000、HMP2）的代谢组学和转录组学数据，分析UC患者与健康对照间的脂质谱差异及与临床指标的相关性。

**四、研究结果**

**PSM alleviates DSS-induced experimental UC in mice**：PSM（0.5 mg/kg，腹腔注射，隔天一次）显著缓解DSS诱导的UC表型，包括稳定体重、降低疾病活动指数（DAI）、恢复结肠长度、减轻脾肿大和盲肠萎缩。组织学显示PSM减少结肠黏膜损伤、炎症细胞浸润和杯状细胞丢失，并降低血清及结肠促炎因子（IL-6、IL-1β、IL-17A）水平，上调紧密连接蛋白（ZO-1、occludin、claudin）表达。

**PSM alleviates experimental UC-associated liver injury in mice**：PSM降低血清LPS，抑制肝脏TLR4/TLR2表达，减轻肝脂肪变性（降低血清和肝脏TG、TC）、炎症（降低炎症因子转录）、纤维化（减少胶原沉积，抑制MMP9、PAI-1）和胆汁淤积（恢复BSEP、Oatp1、MRP2表达）。

**PSM promotes hepatic lipid metabolism**：非靶向代谢组学和脂质组学显示，PSM逆转了DSS诱导的肝脏脂质失衡：增加不饱和游离脂肪酸（usFFA）和溶血磷脂（usLPC、usLPE），减少饱和溶血磷脂（sLPC、sLPE）、烷基溶血磷脂（LPC-O、LPE-O）以及神经酰胺（Cer）和己糖基神经酰胺（HCer）的积累。PSM降低Cer合成与降解相关酶（CerS6、SMPD1/2/3、Sphk1/2、CerK）的转录，并降低Cer16:0/Cer24:0和Hcer16:0/Hcer24:0比值。

**PSM-induced upregulation of hepatic SCD1 involves the gut microbiome**：体内实验发现PSM显著上调肝脏SCD1的mRNA和蛋白水平，但体外（AML12细胞、原代肝细胞）无直接作用，提示肠道菌群参与。ABX处理清除菌群后，PSM对SCD1的诱导作用显著减弱，证实肠道菌群是PSM上调SCD1必需。

**PSM enriches the gut commensal Lactobacillus johnsonii**：16S rRNA测序显示PSM富集了Alistipes、Lactobacillus和Roseburia属。qPCR和物种水平分析确认仅约氏乳杆菌（L. johnsonii）在PSM组显著增加，且与DSS组相比恢复。约氏乳杆菌丰度与肝脏SCD1蛋白表达呈正相关。体外实验证实PSM直接促进约氏乳杆菌生长。

**LXRα signaling is required for PSM-induced upregulation of hepatic SCD1**：PSM激活肝脏从头脂肪生成（DNL）通路，上调SREBF1、FASN、SCD1、SCD2等脂生成基因，并增加PPARα及其靶基因Acox1（促进脂质氧化）。PSM还抑制脂肪酸摄取相关基因（CD36、Fabp4、LPL）。LXRα-SREBP1-SCD1是调控DNL的关键通路，PSM对SCD1的诱导依赖于LXRα信号。

**Lactobacillus johnsonii activates hepatic LXRα–SCD1 signaling to ameliorate experimental UC and associated liver injury**：约氏乳杆菌培养上清（Ljsup）灌胃可显著上调LXRα及其下游靶基因（SREBF1、FASN、SCD1、ABCG1、ABCG5）的mRNA和蛋白水平，激活肝脏LXRα-SREBP1-SCD1通路。Ljsup增加肝脏不饱和LPC（如LPC20:2、LPC20:3）和LPE20:4，降低血清LPS、TC、TG，并改善UC表型（降低DAI、恢复结肠长度、减少炎症、增强屏障）。LPC20:2和LPC20:3与肝脏SCD1表达正相关，与血清TC、TG及DAI负相关。

**SR9238 abolishes the liver protection and anti-colitis effects of Lactobacillus johnsonii in comorbidity**：LXRα反向激动剂SR9238处理可抑制Ljsup诱导的脂生成基因表达，消除Ljsup对肝脏的保护作用（加重肝纤维化、脂质积累、血清TG/TC升高）和抗结肠炎效应（加重DAI、结肠缩短、上皮破坏、炎症浸润、屏障损伤）。

**CORT aggravates experimental UC with liver injury through the LXRα–SCD1 axis**：共病小鼠血清和肝脏中CORT水平升高，PSM和Ljsup可降低CORT。CORT处理（皮下注射）进一步下调肝脏LXRα、FASN、SCD1、CD36蛋白，加剧肝脂肪变性、炎症、纤维化和UC表型。而LXRα拮抗剂SR9243可阻断CORT的致病作用，证实CORT通过抑制LXRα信号发挥作用。

**Similar disrupted lipid profile in UC patients**：公共数据库分析显示，男性UC患者血清中LPC18:0/LPC18:1、LPC18:0/LPC18:2、LPC18:0/LPC18:3比值升高，且与简单临床结肠炎活动指数（SCCAI）正相关；LPE18:0/LPE18:1、LPE18:0/LPE18:2比值亦升高；粪便中Cer16:0、Cer24:0、Cer24:1水平升高。转录组学显示肝脏脂质合成基因（FASN、SCD1、ELOVL5/6）与临床指标（ESR、改良Baron评分）正相关，而脂质氧化基因（ACAA1、CPT2等）负相关，支持SCD1作为治疗靶点的潜力。

**五、总结与讨论**

研究结论：本研究表明，结肠炎与肠外肝损伤之间的串扰由扩增的炎症反应和升高的循环内源性CORT介导，后者诱导肝脏LXRα–SCD₁信号下调，导致脂质紊乱并进一步放大结肠炎症。天然化合物PSM通过富集约氏乳杆菌（L. johnsonii）重塑肝脏脂质代谢，激活肝脏LXRα–SCD₁信号通路，增加潜在抗炎脂质LPC20:2和LPC20:3的水平，从而缓解UC及伴随性肝损伤。总之，该发现为系统性疾病的机制探索和多器官共病的治疗策略提供了新见解。讨论部分指出，PSM的成药性受限于其窄治疗窗口，但约氏乳杆菌作为替代治疗策略具有前景；约氏乳杆菌激活LXRα的具体机制（直接产生激动剂或通过宿主代谢间接作用）仍需进一步研究；临床数据来自公共数据库，未按肝受累分层，可能导致部分相关性较弱，未来需在独立队列中验证。