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微生物16S质谱技术揭示含硫氨基酸饮食

前言慢性肾病(ChronicKidneyDisease,CKD)在全球影响了近8.5亿人。尽管饮食调整(dietarymodification)是目前慢性肾病治疗的基本准则之一,但日常饮食与肠道菌群是如何相互调节(interaction)的,其调节机制对慢性肾病的病理过程和治疗的影响依然不清楚。已有的报道已证实了饮食中的蛋白质对慢性肾病的影响,具体的说,通过摄入含硫氨基酸(Sulfur-containingaminoacid,Saa)的饮食,可以改善慢性肾病的症状,但其具体机制依然未知。近日,来自哈佛大学医学院的科学家们在Science杂志中发表了关于慢性肾脏病与肠道菌群的研究成果,利用微生物16S+质谱技术揭示了含硫氨基酸饮食是如何与肠道菌群相互作用的(1),这个范例引入了全新的思路。作者指出饮食变化可以触发微生物蛋白的翻译后修饰,从而改变尿毒症毒素的形成,从而影响慢性肾脏疾病的进展。这些发现可能有助于慢性肾脏病的治疗,并为改善人类健康提供了针对微生物群及其蛋白质组酶活性的临床方法。英文标题:Dietposttranslationallymodifiesthemousegutmicrobialproteometomodulaterenalfunction研究对象:慢性肾病的模型小鼠发表期刊:Science影响因子:41.单位:哈佛大学医学院发表时间:年9月运用生物技术:质谱分析(LC-MS/MS)、定量蛋白质组学、细菌16srRNA基因扩增子序列研究方法及结果为了验证含硫氨基酸的摄入可以改善慢性肾病,作者利用慢性肾病的模型小鼠进行验证。以小鼠血清中的肌酐(serumcreatinine)含量和肾脏的组织切片为评价标准,作者比较了无特定病原体(Specific-pathogen-free,SPF)的小鼠在两种Saa摄入条件下(高Saa+Ade与低Saa+Ade,其中Ade(腺嘌呤)的加入为排除蛋氨酸的干扰)的血清肌酐含量和病理切片,证实了低Saa摄入会增加血清肌酐含量,导致更严重的肾脏病理变化。随后,为了验证Saa效应与肠道菌群的关系,无菌(germ-free,GF)条件下的小鼠也被纳入了比较。与SPF小鼠相似的是,低Saa饮食能减少其血清肌酐含量,降低肾脏损伤(图1);有趣的是,GF小鼠也会产生肾损伤,进一步的基因测序表明,SPF小鼠与GF小鼠的肠道菌群存在差异。总体而言,低Saa饮食会导致CDK临床表型恶化,而肠道菌群会进一步放大这些影响。图1

高/低Saa饮食条件下不同小鼠(SPF,GF,ASF)血清肌酐含量与肾脏组织切片比较高Saa饮食的核心是增加含硫蛋白质的摄入,含硫蛋白质在体内通过肠道微生物代谢可以产生硫化氢(hydrogensulfide),吲哚(indole)和吲哚酚硫酸盐(indoxylsulfate)。其中吲哚和吲哚酚硫酸盐可以导致尿毒症,而硫化氢的具体机理还未被证实。作者希望通过测定硫化氢含量来验证Saa饮食与肠道菌群中间的联系,测定表明,高Saa饮食的SPF小鼠肠道硫化氢含量高于低Saa饮食;无论Saa饮食如何,GF小鼠的硫化氢含量均小于SPF小鼠。有趣的是,尽管硫化氢含量不同,但SPF小鼠在不同Saa饮食条件下的肠道菌群种类却没有变化。鉴于肠道菌群的种类没有变化,作者希望从肠道菌群的含量变化上寻找线索。通过对公开数据的分析,大肠杆菌成为重点


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