动物基因工程与种质创新团队揭示肠道菌群调控动脉粥样硬化发生的机制

作者：王冰源来源：动物基因工程与种质创新科技创新团队发布时间：2022-03-07

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近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物基因工程与种质创新科技创新团队联合深圳农业基因组研究所动物基因组研究中心，研究揭示了肠道菌群通过调控花生四烯酸代谢通路影响动脉粥样硬化斑块发生的作用机制，为动脉粥样硬化的治疗提供了新策略。相关研究成果发表在《营养学前沿（Frontiers in Nutrition）》上。

动脉粥样硬化是心血管系统疾病中最常见且最具危险性的疾病，代谢综合征（MetS）是引起动脉粥样硬化血栓形成的主要因素之一。已有研究表明，肠道菌群可以通过调节胆汁酸、粪甾醇、短链脂肪酸和氧化三甲胺等代谢产物的生成直接影响动脉粥样硬化的发生，也可通过调节炎症细胞因子间接影响动脉粥样硬化血栓形成。然而，肠道菌群调控动脉粥样硬化斑块形成的机制仍未被完全阐明。

研究人员以牧医所培育的国际首例大型哺乳动物近交系——五指山小型猪近交系为实验材料，对其进行高脂高胆固醇饲喂。高脂（HED）组猪与正常饮食（ND）组猪相比，HED组猪体重显著上升，腹主动脉内膜明显增厚，中膜胶原纤维增厚且排列紊乱，C反应蛋白浓度水平显著升高。表明该组猪在长期高脂高胆固醇蛋白饲喂下出现代谢综合征症状，并在腹主动脉区域出现动脉粥样硬化斑块。

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图1. 长期高脂高胆固醇饮食导致MetS猪发生动脉粥样硬化

研究人员采集了HED组猪和ND组猪不同肠段组织及内容物样品，通过宏基因组和宏转录组测序分析、差异菌群分析发现，HED组猪在不同肠段内微生物多样性均显著下降，且有益菌丰度显著下降而有害菌丰度显著升高，尤其是在回肠段内容物中与产短链脂肪酸代谢物相关菌明显下降。KEGG功能富集分析表明，回肠段微生物变化主要与花生四烯酸、细胞色素P450、鞘脂等代谢通路相关。通过进一步对回肠内容物、肝脏和腹主动脉组织开展非靶向代谢组分析，发现与花生四烯酸相关的代谢产物显著富集于回肠内容物、肝脏和腹主动脉组织。以上结果表明，花生四烯酸代谢通路在肠道菌群-动脉粥样硬化代谢轴中可能发挥着关键促炎反应，从而导致MetS猪发生动脉粥样硬化。

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图2. MetS猪肠道菌群通过调控花生四烯酸代谢通路影响动脉粥样硬化发生

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所徐松松、张秀玲和刘莎莎为该文章的共同第一作者，牟玉莲研究员和李奎教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2022.807118/full