客户案例 | Gut Microbes：胆囊切除术诱导次级胆汁酸积累调节免疫细胞改善结肠炎

2022-11-18 09:16:41, 麦特绘谱麦特绘谱生物科技(上海)有限公司

胆囊是积累和储存胆汁的地方，空腹时可排空20 ~ 30%，餐后可排空70 ~ 80%。胆囊切除术（PC）是胆道外科常用的手术，将这个“起搏器”从肠肝循环中移除，并不断地将胆汁分泌到肠道中，可影响次级胆汁酸水平与肠道菌群稳态。部分患者术后会伴有胃肠道并发症和较高的风险罹患结直肠癌，但患炎症性肠病（IBD）的风险并没有显著增加，这其中的病理生理学影响机制尚不清楚。

2022年9月，北京大学人民医院刘玉兰教授及团队在Gut Microbes（IF=9.434）杂志在线发表题为“Cholecystectomy-induced secondary bile acids accumulation ameliorates colitis through inhibiting monocyte/macrophage recruitment”的文章，探究胆囊切除后对结肠炎小鼠的影响，以及PC患者粪便胆汁酸、粘膜菌群和免疫细胞间的关联，发现PC引起的次级胆汁酸积累通过抑制单核细胞/巨噬细胞的招募改善结肠炎，可能与激活LXRα相关通路有关。

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研究人员首先对小鼠进行胆囊切除，并在术后第1或3个月诱导结肠炎，分析发现，经过较长时间（3个月）的观察，PC改善了小鼠结肠炎症状，并促进肠道修复。随后分析小鼠粪便胆汁酸水平，结果显示，与假手术组NCDSS小鼠相比，在切除胆囊PCDSS小鼠第3个月的粪便中总次级BAs浓度更高，而总初级BAs水平更低；其中次级胆汁酸LCA衍生物（6-ketoLCA、7-ketoLCA和GLCA-3S）、DCA及其产物（βDCA、NorDCA和TDCA）、HDCA及其衍生物βHDCA的水平显著升高。此外，PC导致肠道微生物结构发生改变，其中一些产次级BAs的菌属 (Lactobacillus gasseri, Lactobacillus hominis, Lactobacillus johnsonii, Clostridium populeti和 Eubacterium xylanophilum) 和螺杆菌在PC小鼠肠腔内大量定植；相反，一些潜在的病原菌水平相对较低。另外，与NCDSS小鼠相比，PCDSS小鼠也有较高水平产次级BAs、免疫调节的菌种以及螺杆菌。

图1. 胆囊切除术增加了结肠炎小鼠次级BAs水平和胆汁酸代谢相关细菌水平

为验证PC积累的次级BAs是否能改善结肠炎，研究人员在诱导结肠炎前3个月，在小鼠饮水中分别添加LCA、DCA和HDCA，结果发现，随着结肠炎的进展，所有次级BAs组的结肠炎症状均有所减轻，并显著减少了结肠炎症细胞浸润，加速黏膜修复。进一步确定起作用的免疫细胞类型，研究人员从小鼠结肠组织中分离免疫细胞后，用流式细胞术分析免疫细胞亚群，结果显示胆囊切除术抑制了趋化因子的mRNA水平，而趋化因子是动员单核细胞进入炎症结肠以供应巨噬细胞所必需的。因此，胆囊切除术抑制单核/巨噬细胞募集以缓解小鼠结肠炎。

图2. 胆囊切除术抑制单核/巨噬细胞募集以缓解小鼠结肠炎

接下来，为确定胆囊切除术导致的次级BAs累积是否调节结肠单核细胞和巨噬细胞，研究人员对喂养次级BAs三个月后的结肠炎小鼠进行流式细胞术分析，结果显示LCA、DCA、HDCA可重复减少结肠单核细胞和巨噬细胞，促炎因子和一些单核细胞相关趋化因子mRNA水平降低。

进一步分析BA受体（BAR）是否受到影响，比较结肠炎小鼠以及次级BAs处理的小鼠结肠中各种BAR的mRNA水平，结果表明LXRs信号通路可能参与了免疫应答的调节过程。随后，通过体外实验探讨次级BAs的作用机制，并揭示了次级BAs通过激活LXRs来降低LPS诱导的趋化因子的表达，体内实验发现次级BAs处理后结肠炎小鼠趋化因子水平降低。

图3. 次级BAs激活的肝X受体下调THP-1衍生巨噬细胞中的趋化因子

最后，为确定PC患者肠道菌群和BAs的改变是否与免疫细胞有关，研究人员纳入14名PC患者和14名健康受试者，对其外周血细胞、黏膜菌群和粪便BAs水平进行检测分析。一些细菌如Bifidobacterium、Fusicatenibacter和Sutterella，在PC患者中显著富集，这些菌属通常是有益的或诱导轻微/可忽略的炎症反应；同时一些已报道与结直肠癌有关的有害菌属(Leptotrichia, Doria, Flavonifractor等)在PC患者中也增加了。PC患者的次级BAs显著升高，初级BAs/次级BAs比例降低，其中次级胆汁酸LCA和DCA及其衍生物水平增加。关联分析显示外周血单核细胞比例与LCA及其衍生物(isoLCA、dehydroLCA、12-ketoLCA、alloLCA)、DCA及其产物(βDCA)、HDCA呈负相关。

图4. 胆囊切除术后黏膜菌群和粪便BAs谱的改变及关联分析

综上，胆囊切除术诱导的次级BAs积累通过抑制单核/巨噬细胞的募集来改善结肠炎，这可能是由LXRα相关信号通路介导的。本研究结果提示胆囊切除术在小鼠结肠炎中具有较长的免疫调节作用，初步揭示了PC患者通常有胃肠道症状而无IBD风险增加的潜在机制，值得进一步研究。

图5. 研究概况

参考文献

Liu Y, Xu J, Ren X, et al. Cholecystectomy-induced secondary bile acids accumulation ameliorates colitis through inhibiting monocyte/macrophage recruitment. Gut Microbes. 2022.

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