粪菌移植对大鼠内毒素性急性肺损伤的作用及其机制研究

• 作 者: 李波 尹国芳 范贤明
• 机 构: 西南医科大学附属医院呼吸与危重症医学二科，泸州 646000,西南医科大学附属医院呼吸与危重症医学二科，泸州 646000,西南医科大学附属医院呼吸与危重症医学二科，泸州 646000
• 出 处: 中华微生物学和免疫学杂志
• 发表日期: 2019年39期
• 关键词: 急性肺损伤 粪菌移植 高通量测序 脂多糖

目的

观察粪菌移植(FMT)对脂多糖 (LPS)诱导大鼠急性肺损伤 (ALI)的影响，探讨其可能的作用机制，为急性肺损伤的治疗提供新的思路。

方法

成年健康雄性SPF级SD大鼠45只，按随机数字表法分为正常对照(NS)组、LPS组和FMT组，每组15只。采用腹腔注射LPS 5 mg/kg制ALI模型；FMT组于造模完成后灌胃粪菌液10 ml/kg(2次/d，连续2 d)进行干预。各组分别于干预结束后24 h、48 h、72 h随机处死5只大鼠，取肺组织行HE染色观察肺组织病理改变并对其进行病理学评分，取右肺检测肺湿/干重(W/D)比值，腹主动脉采血行PaO₂分析，酶联免疫吸附试验 (ELISA)检测支气管肺泡灌洗液(BALF)中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-6的含量，逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测肺组织中转化生长因子-β(TGF-β)、胞内信号转导蛋白Samds(Smad3、7)mRNA的表达，蛋白免疫印迹法(Western blot, WB)测定肺组织中ERK1/2、p-ERK1/2蛋白的表达量，收集大鼠粪便样品并提取DNA，对V3、V4区16S rDNA的PCR产物进行高通量测序，并对OTU为分类基础的微生物群落进行生物信息学分析。

结果

LPS组与同时间点NS组比较，肺组织肺泡间隔明显增宽，可见大量炎性细胞浸润，部分肺泡腔萎陷不张；FMT组较LPS组大鼠肺组织炎性细胞浸润、肺间质肿胀程度明显减轻，正常肺组织结构破坏少。与NS组比较，LPS组肺W/D比值、PaO₂、BALF中TNF-α、IL-1β、IL-6的含量在干预后24 h明显升高，随后逐渐降低，但仍高于NS组(P<0.05)；FMT组肺W/D比值、PaO₂及BALF中TNF-α、IL-1β、IL-6含量明显少于同时间点LPS组(P<0.05)。与NS组比较，肺组织中TGF-β1、Smad3在各时间点的表达增多，Smad7的表达减少(P<0.05)；FMT组TGF-β1、Smad3的表达明显低于与同时间点LPS组( P<0.05)，Smad7的表达明显高于同时间点LPS组( P<0.05)。与同时间点NS组比较，LPS组p-ERK表达显著增加，其中第24小时表达量最高，第48和72小时逐渐降低(P<0.05)；FMT组p-ERK表达显著低于同时间点LPS组(P<0.05)。大便菌群测序结果揭示NS组含1 362个OTU，LPS组含1443个OTU，FMT组含有1 510个OTU，共享OTU为336个，共有的OTU所占百分比为26.4%。LPS组大鼠肠道菌群结构与正常大鼠肠道菌群结构具有显著不同，表现为较高的多样性指数，厚壁菌门/拟杆菌门比例增高、肠道菌群基因丰度降低，经过粪菌移植干预后FMT组肠道菌群结构接近正常对照组、厚壁菌门/拟杆菌门比例降低、菌群基因丰度增加(P<0.05)。

结论

粪菌移植可能通过调节肠道菌群并作用于TGF-β1/Smads/ERK通路，抑制免疫炎症反应，减少体内炎症因子的产生和释放，减轻肺泡上皮的损伤和异常修复，进而改善LPS诱导的大鼠内毒素性ALI。