英文標(biāo)題：Gut microbiota dysbiosis in hyperuricaemia promotes renal injury through the activation of NLRP3 inflammasome
中文標(biāo)題：高尿酸血癥中腸道菌群失調(diào)通過激活NLRP3炎癥小體促進(jìn)腎損傷
期刊：Microbiome
2024年影響因子：13.8
發(fā)表時(shí)間：2024年6月
客戶單位：南方醫(yī)科大學(xué)
研究材料：大鼠腎臟組織
拜譜提供技術(shù)：MT1000醫(yī)學(xué)全靶代謝組學(xué)檢測(cè)
研究思路：

研究結(jié)果
HUA導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)和腸道屏障功能受損
作者通過敲除尿酸酶(UOX)建立HUA大鼠模型。HUA大鼠表現(xiàn)出明顯的腎功能障礙、腎小管損傷、纖維化、NLRP3炎癥小體激活和腸屏障功能受損。為了研究HUA對(duì)腸道微生物群的影響，作者對(duì)UOX?/?同窩大鼠和WT同窩對(duì)照大鼠的糞便進(jìn)行了16S rRNA測(cè)序，以揭示組間腸道微生物群落特征的差異。
PCoA分析顯示了組間微生物群落的相對(duì)分離(圖1A)。在門水平上，WT和UOX?/?大鼠的腸道微生物群主要由厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(actiobacteriota)和變形菌門(Proteobacteria)組成(圖1B)。與WT大鼠相比，UOX?/?大鼠的變形菌群顯著增加，而厚壁菌門減少(圖1C和D)。使用LEfSe分析，在屬水平上鑒定組間差異豐富的糞便細(xì)菌分類群(圖1E)。LEfSe分析結(jié)果顯示，在UOX?/?大鼠中富集了包括大腸桿菌在內(nèi)的6個(gè)細(xì)菌屬，而在WT大鼠中富集了另外兩個(gè)類群(圖1G-N)。
此外，使用KEGG注釋和功能富集，鑒定出了UOX?/?和WT大鼠之間表現(xiàn)出不同富集水平的25個(gè)功能類別(圖1O)。值得注意的是，與腸源性尿毒癥毒素相關(guān)的功能，包括色氨酸和苯丙氨酸代謝，在UOX?/?大鼠中增加。此外，KEGG通路分析還顯示，受HUA干擾的微生物群與細(xì)菌侵襲上皮細(xì)胞增加和丁酸鹽代謝減少有關(guān)。并評(píng)估了HUA引起的腸道微生物群紊亂對(duì)腸道屏障功能的影響(圖1P-T)。綜上所述，這些結(jié)果表明UOX?/?大鼠的HUA促進(jìn)腸道微生物群失調(diào)和腸道屏障功能受損。

圖1. HUA導(dǎo)致UOX^?/?大鼠腸道微生物群失調(diào)和腸道屏障功能受損

（圖源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）

HUA大鼠腎臟中腸道源性尿毒癥毒素顯著增加
腸源代謝物可能是腸-腎軸的重要介質(zhì)，因此在腎臟健康中起重要作用。腸道微生物組的KEGG功能預(yù)測(cè)分析結(jié)果表明，HUA誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)增加了腸道源性尿毒癥毒素的產(chǎn)生。因此，作者使用廣泛靶向代謝組學(xué)分析來比較UOX?/?和WT大鼠的腎臟代謝組學(xué)特征。OPLS-DA模型結(jié)果顯示W(wǎng)T和UOX?/?大鼠之間存在明顯的分離(圖2A)。在VIP > 1和p < 0.05的篩選情況下，WT和UOX?/?組之間共鑒定出266個(gè)差異代謝物。其中，與WT組相比，UOX?/?大鼠的180個(gè)代謝物上調(diào)，86個(gè)代謝物下調(diào)。
物質(zhì)分類結(jié)果顯示，這些代謝物主要屬于氨基酸、肽及其類似物、核苷、核苷酸及其類似物、有機(jī)酸及其衍生物、鞘脂、糖及其衍生物、吲哚和雜環(huán)化合物等(圖2B)。在改變的代謝物中，幾種尿毒癥毒素，包括硫酸吲哚酚(IS)、對(duì)甲酚(PC)、馬尿酸(HA)、苯乙酰谷氨酰胺(PAGln)、苯乙酰甘氨酸(PAGly)、犬尿喹啉酸(KA)、L-犬尿氨酸(KYN)、喹啉酸(QA)和甲基胍(MG)，在UOX?/?大鼠中上調(diào)(圖2D)。已知這些毒素中的大多數(shù)來源于腸道微生物群對(duì)包括色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸在內(nèi)的膳食芳香化合物的代謝。
使用KEGG途徑進(jìn)一步分析差異的代謝物(圖2C)。與腸道微生物組一致，差異代謝物的KEGG通路分析顯示，UOX?/?大鼠的色氨酸代謝上調(diào)。此外，UOX?/?大鼠的氨基酸生物合成、嘌呤代謝、丙酮酸代謝、半胱氨酸和蛋氨酸代謝、TCA循環(huán)和cAMP信號(hào)傳導(dǎo)也上調(diào)，而維生素消化和吸收、硫胺素代謝和嘧啶代謝下調(diào)。進(jìn)一步進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，了解差異菌群與代謝物之間的關(guān)系(圖2E)。
此外，代謝物與腎功能參數(shù)的相關(guān)性分析顯示，這些腸道來源的尿毒癥毒素與UA水平和腎功能參數(shù)有很強(qiáng)的正相關(guān)(圖3左)。差異菌群、差異代謝物和腎功能參數(shù)之間的相關(guān)性也顯示在網(wǎng)絡(luò)中(圖3右)。這些結(jié)果表明，UOX?/?大鼠腸道源性尿毒癥毒素的上調(diào)可能參與了HUA誘導(dǎo)的腎損傷。
隨后，作者通過糞菌移植等實(shí)驗(yàn)揭示了HUA微生物群在促進(jìn)腎損傷、觸發(fā)腎NLRP3炎癥小體的激活和損害腸屏障完整性中的作用，并證明HUA菌群激活NLRP3炎癥小體是I/R小鼠腎損傷和腸屏障損傷加劇的原因。

圖2. HUA大鼠腎臟中腸道源性尿毒癥毒素顯著增加

（圖源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）

圖3. 不同數(shù)據(jù)集聯(lián)合分析

（圖源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）