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目的:研究鸢尾素对脓毒症小鼠肠损伤是否具有保护作用,从鸢尾素对肠道屏障功能及肠道菌群的影响来探讨可能的机制。方法:本研究将8-12周龄的雄性C57BL/6小鼠随机分为三组,分别为:对照组(Ctrl组)、脓毒症组(LPS组)和脓毒症+鸢尾素组(L.Iri组)。LPS组和L.Iri组小鼠采用脂多糖(LPS)10mg/kg腹腔注射进行脓毒症造模,Ctrl组腹腔注射等量的无菌生理盐水,其中L.Iri组在腹腔注射脂多糖后,立即予以尾静脉注射1ug/kg外源性重组鸢尾素(Recombinant irisin,Pepro Tech100-65),LPS组与Ctrl组通过尾静脉注射等量的生理盐水。处理完毕后,观察小鼠造模后24小时活动状态及7天生存率,以验证鸢尾素对LPS诱导的脓毒症小鼠死亡率的影响。注射LPS的24小时后,麻醉小鼠并取血液、结肠组织和肠道内容物。分别通过Western blot及免疫荧光检测肠道鸢尾素/FNDC5的表达及分布;采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清中炎症因子IL-22、TNF-a、IL-6含量;于血平板进行外周血菌群培养观察菌血症以评估菌群移位程度;通过苏木精-伊红(H&E)染色法观察结肠组织形态学变化;通过Western blot检测肠道紧密连接蛋白Occludin及凋亡相关蛋白Pro Caspase-3、Cleaved Caspase-3、Bax、Bcl-2)的表达;采用TUNEL法观察结肠细胞凋亡情况。此外,提取肠道内容物DNA,通过16SrDNA高通量测序技术分析肠道菌群,比较小鼠肠道菌群的组成及相对丰度差异。实验数据以均数±标准差来表示,采用单因素方差进行分析。肠道菌群的组间相对丰度差异的采用Kruskal-Wallis法进行非参数检验分析。生存分析采用log-rank检验Kaplan-Meier生存曲线。P<0.05,表明有统计学意义。结果:鸢尾素/FNDC5蛋白在Ctrl组小鼠的结肠组织中有较高表达,且在LPS组中表达减少,差异有统计学意义(P<0.05),而L.Iri组较LPS组表达有所增加(P<0.05),Ctrl组与L.Iri组之间差异无统计学意义(P>0.05)。LPS组鸢尾素/FNDC5的免疫荧光较Ctrl组减弱;而L.Iri组的荧光较LPS组增强。造模后7天,Ctrl组10只小鼠全部存活,LPS组小鼠2只存活,而L.Iri组小鼠5只存活。与Ctrl组比较,LPS组与L.Iri组小鼠7天的存活率均显著降低(P<0.01或P<0.05)。LPS组小鼠的存活率为(20%),但L.Iri组小鼠为存活率(50%),明显高于LPS组(P<0.05)。与Ctrl组比较,LPS组血清IL-22降低,TNF-α、IL-6升高,差异均有统计学意义(P<0.01或P<0.05);与LPS组比较,L.Iri组血清IL-22升高,TNF-α降低,差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01),IL-6无统计学差异(P>0.05);L.Iri组与Ctrl组比较,其血清IL-22、TNF-α及IL-6均无明显统计学差异(P>0.05)。外周血培养结果提示LPS组的菌落数较Ctrl组显著增加(P<0.01),L.Iri组中则较LPS组明显下降(P<0.01),Ctrl组与L.Iri组之间无统计学差异(P>0.05)。通过肠道H&E染色显示三组小鼠的肠道组织粘膜均未见明显糜烂缺失:其中Ctrl组小鼠结肠黏膜上皮完整,杯状细胞及腺体排列规整,无炎症细胞浸润;LPS组小鼠则出现结肠黏膜上皮损伤,其细胞间紧密连接结构破坏、紊乱,杯状细胞减少,腺体变形、排列无序,以及炎症细胞浸润广泛的现象;L.Iri组小鼠结肠上皮基本完整,杯状细胞和腺体排列基本正常,炎症细胞浸润程度也较LPS组小鼠有所减轻。Occludin蛋白在LPS组小鼠的结肠组织表达低于Ctrl组和L.Iri组(P<0.01或P<0.05)小鼠。凋亡相关蛋白Cleaved Caspase-3、Bax在LPS组表达较Ctrl组和L.Iri组增加(P<0.05或P<0.01);Pro Caspase-3、Bcl-2在LPS组表达低于Ctrl组和L.Iri组(P<0.05或P<0.01)。在Ctrl组和L.Iri组之间,上述蛋白表达差异均无统计学意义(P>0.05)。与Ctrl组和L.Iri组相比,LPS组结肠组织凋亡细胞阳性率显著增加(P<0.01);Ctrl组和L.Iri组比较,凋亡细胞阳性率差异无统计学意义(P>0.05)。肠道菌群高通量测序提示在门水平,三组小鼠相对丰度前二的菌群:拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes),无明显统计学差异(P>0.05)。LPS组中变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、脱铁杆菌门(Deferribacteres)较Ctrl组显著增加(P<0.05或P<0.01),上述菌门在L.Iri组中的水平与Ctrl组、LPS组无统计学差异(P>0.05),其余菌门在各组小鼠中均无统计学差异(P>0.05)。在科水平,三组小鼠中相对丰度占比前二的菌科:拟杆菌门S24-7菌科(Muribaculaceae)、韦荣球菌科(Erysipelotrichaceae)之间的差异无明显统计学意义(P>0.05)。LPS组中的乳杆菌科(Lactobacillaceae)较Ctrl组显著减少(P<0.05);其肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、Akkermansiaceae科较Ctrl组显著增加(P<0.05);上述三种菌科分别在Ctrl组和L.Iri组、LPS组和L.Iri组之间均无统计学差异(P>0.05),其余菌科在各组小鼠中无统计学差异(P>0.05)。结论:1.结肠组织中的鸢尾素/FNDC5蛋白主要表达于肠道上皮细胞,脓毒症能导致其表达减少,肠道鸢尾素/FNDC5可能是临床上治疗脓毒症的一个靶点。2.鸢尾素能抑制脓毒症小鼠机体炎症反应,稳定肠道屏障完整性与肠道屏障功能,减少肠菌易位所致的菌血症,改善肠损伤,降低脓毒症死亡率。3.鸢尾素可以改善脓毒症小鼠肠道菌群结构,调节益生菌及有害菌相对丰度,改善脓毒症的发生发展。