血液专题 | 血浆蛋白质组学揭示饮食干预可降低心血管并发症

乳糜泻（CeD）是一种由麸质引起的自身炎症性肠病，其临床表现具有高度异质性，且症状多样，但由于由于许多患者症状轻微或无明显症状，目前对其诊断严重不足。多项研究表明，CeD患者患心血管疾病的风险增加，且即使在遵循无麸质饮食后，这种风险仍然存在。然而，CeD肠道炎症与心血管疾病之间的潜在联系仍不明确。

2024年2月，德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学医学中心研究团队建立了一个人源化小鼠模型，通过血浆蛋白质组学技术，深入研究了肠道和心血管系统，从而理解含有麸质的饮食和小肠炎症对CeD患者健康的不良影响，以及通过饮食干预逆转不良影响的潜在机制。该研究成果发表在Redox Biology （生物学一区，IF=11.4）。

研究策略

实验设计

NOD.DQ8小鼠被随机分成两组：无麸质饮食的对照组（GFD，喂食玉米中的玉米醇溶蛋白）和含有麸质饮食含有麸质的麸质组（GCD，喂食小麦中的麸质和麦胶蛋白），分别接受了三次口服灌胃；之后将现在10-14周大的雄性小鼠转移到新笼子中，并使用新鲜水源，以消除潜在的麸质污染，并接受无麸质饮食。

实验技术

血浆蛋白组学，RT-qPCR

结果速递

一、麸质喂养NOD.DQ8小鼠诱发乳糜泻，并导致高血压、高胆固醇血症以及肠道免疫反应

对麸质敏感的小鼠模型（NOD.DQ8）分别饲喂含麸质饮食(GCD)或无麸质饮食(GFD)，通过测量十二指肠绒毛高度与隐窝深度的比率（VH:CrD）来评估，发现在食用含有麸质的饮食后，出现了乳糜泻的病理变化，表明麸质喂养导致乳糜泻的发生。麸质喂养的小鼠出现了收缩压和舒张压的增加，但这并没有导致心脏肥大的发生。麸质喂养的小鼠体重增长趋势减少，而血清总胆固醇水平显著升高。然而，非空腹血糖水平并未受到影响，说明这些小鼠的葡萄糖稳态没有受到影响。

图1麸质喂养诱发乳糜泻，并导致高血压、高胆固醇血症

在麸质喂养的小鼠中，十二指肠上皮内淋巴细胞（IELs）、固有层CD4+ T细胞和CD67+巨噬细胞的数量显著增加，这是人类乳糜泻的典型免疫反应。此外，这些小鼠的十二指肠中促炎细胞因子（如TNFα、IFNγ、IL-6和IL-17A）的表达也显著升高。这些发现证实了该模型在模拟人类乳糜泻方面的有效性。

图2 麸质喂养诱发乳糜泻，并导致肠道免疫反应

二、CeD对活动期小鼠心脏功能和血管功能以及相关氧化应激的影响

经过两周的麸质饲喂后，心脏功能并未受到显著影响，包括心外膜和心内膜的纵向应变、心脏射血分数和每搏输出量都没有明显损害。然而，经胸超声心动图（TTE）显示，心脏舒张体积和心输出量有受损的趋势。在患有CeD的小鼠中，左心室中血管细胞粘附分子1（Vcam1）和编码Nox2的Cybb的转录水平升高。这伴随着由超氧化物衍生的二氢乙啶（DHE）染色心脏冷冻切片检测到的ROS水平升高，以及左心室心肌组织中4-羟基-2-壬烯醛（4-HNE）和3-硝基酪氨酸（3-NT）修饰蛋白的丰度增加。因此，急性CeD增加了小鼠的心脏炎症和硝基氧化应激负担，而心脏功能并未受到显著影响。

图3 CeD对活动期小鼠心脏功能和血管功能的影响

研究还发现，麸质饲喂NOD.DQ8小鼠会导致血管功能受损，表现为内皮依赖性舒张（经乙酰胆碱刺激）和内皮非依赖性舒张（经硝化甘油刺激）均降低。此外，麸质饲喂小鼠的全血氧化爆发时间过程增加，表明白细胞中Nox2激活增强，同时血浆中亚硝酸盐（NO2）和硝酸盐（NO3）水平升高，主动脉iNOS水平也升高。主动脉壁的免疫组化分析显示，蛋白质酪氨酸硝化（3-NT）增加，这是由于超氧化物和一氧化氮形成过多，以及总体ROS形成过多（DHE）。这表明CeD对小鼠的内皮依赖性和非依赖性血管功能，以及血管和全血的硝基氧化应激都有不利影响。

图4 CeD对活动期小鼠相关氧化应激的影响

三、CeD导致心血管和脑部炎症和氧化应激，无麸质饮食恢复心血管健康

在CeD小鼠中，观察到主动脉免疫细胞的浸润和炎症转录表达的增加。表现为主动脉中的血管细胞粘附分子1（Vcam1）、一氧化氮合酶2（Nos2，编码iNOS）、肿瘤坏死因子α（Tnfα）和Nox2（Cybb）的转录水平上升。同时，主动脉壁中的CD11b+髓系细胞浸润增加。此外，CeD还导致心血管周围脂肪组织（PVAT）中Cd11b和Leptin的转录水平上升，而附睾白色脂肪组织（EWAT）则无变化。在脑部组织中，也观察到类似的炎症和氧化应激标记物的升高。当CeD小鼠在接受两周的无麸质饮食（GFD）后，心血管表型恢复正常。总的来说，CeD对心血管和脑部的负面影响，以及通过无麸质饮食可以恢复这些影响。

图5 CeD导致心血管和脑部炎症和氧化应激，无麸质饮食恢复心血管健康

四、血浆蛋白质组学表明，IL-17A在肠道和血管炎症之间起着联系作用

血浆蛋白质组学分析发现，与对照组相比，喂食麸质的小鼠中白细胞介素-17A（IL-17A）上调，表明其在肠道和血管炎症之间可能存在的联系中起作用。在喂食麸质的小鼠中上调的其他血浆蛋白包括IL10、Fas、Dlk1和CCL5，尽管它们的上调不如IL-17A显著。在喂食麸质的小鼠的缓解期后，IL-17A的血浆水平下降，进一步证实了蛋白质组学发现以及IL-17A在肠道和血管炎症中的作用。这些发现表明，IL-17A作为连接肠道和血管炎症的炎症反应中关键介质的潜在作用。

图6 IL-17A在肠道和血管炎症之间起着联系作用

研究结论

该研究揭示了与活性CeD相关的心血管风险增加，揭示了免疫细胞浸润和IL-17A可能介导的肠道-心血管炎症轴。这些发现增强了对CeD与心血管疾病之间联系的理解，为其潜在机制提供了临床相关的见解。此外，发现无麸质饮食可以逆转心血管并发症，这一发现强调了饮食干预在减轻与CeD相关的心血管风险方面的关键作用。

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