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目的:以代谢相关性脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)的异质性为研究内容,从饮食摄入的角度切入,探索肝脏代谢稳态变化背后的肝脏功能基因表达改变以及肠道菌群的物种组成和功能代谢通路的变化。研究在脂肪肝(fatty liver disease,FLD)这一相同表型之下,是否存在着多种不同的基因和菌群的变化模式,而这些不同的模式又是分别通过何种致病机制来导致FLD的。充分认识这背后的异质性,可以使我们更加深入地理解MAFLD的病因病机,并在临床实践中,能针对不同异质性的患者亚型,更为精准地去干预肝脏分子靶点和肠道菌群功能代谢,从而实现个体化精准医疗的目标。方法:分别以高脂饲料(high fat diet,HFD)、2%蛋氨酸添加饲料(high-methionine diet)、叶酸缺乏饲料(folate deficient diet,FD diet)构建高脂小鼠、高同型半胱氨酸血症(hyperhomocysteinaemia,HHcy)小鼠、叶酸缺乏小鼠,这三种饮食干预诱导出的模型小鼠均有肝脏脂肪变性。然后取三种不同干预方式诱导出的FLD小鼠及正常饲料组小鼠的肝脏组织和粪便,行RNA/DNA提取建库后,上机做肝脏转录组测序(RNA-seq)和16SrDNA扩增子测序,最后对下机数据进行处理统计及全面的生物信息学分析。结果:小鼠肝脏冰冻切片+油红O染色:三个饮食干预组的小鼠与正常组相比,均出现了显著脂肪沉积。HFD小鼠肝脏以大泡性脂肪变性为主,HHcy和FD小鼠则以小泡性脂肪变性为主。转录组测序的生信分析:①主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和聚类热图分析(heatmap)的结果提示N、HFD、HHcy、FD四个组的小鼠肝脏转录本在整体上互不相同。②差异基因的GO-BP结果显示氧化还原(oxidation reduction)和脂肪酸代谢过程(fatty acid metabolic process)在三个干预组中均有显著的富集,只是在各组中的富集的显著程度有所差别。对KEGG通路富集的结果进行分析后发现,发现细胞色素 P450 对外源物的代谢(Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)通路和脂肪酸代谢(Fatty acid metabolism)通路在三组中均处于较为显著的位置,而其余富集到的通路则各有不同。③我们将各组所涉及 oxidation reduction 生物过程和 Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450通路内的CYP450家族成员提出绘制热图,显示出各组间在氧化反应的关键酶系上有着不同的表达谱,如基因CYP2E1(可通过促进氧化导致肝组织损伤,从而导致NASH)在FD和HHcy组高于HFD组。④分别提取出各组中涉及合脂反应的BP和Pathway内所包含的基因,通过蛋白互作(protein protein interaction,PPI)分析筛选出核心(Hub)基因。结果显示三个干预组在脂质代谢的生物过程和通路中涉及的关键基因在种类上并不完全相同。以各组的Hub基因绘制热图,可见各组间不仅Hub基因的种类不同,且纵然有着相同的Hub基因,其在各组间的表达量改变也不完全相同。即可得出不同病因导致的FLD在肝细胞脂质合成代谢的水平有着不同核心通路及分子机制的结论。如鲨烯环氧酶基因(squalene epoxidase,SQLE)是导致脂肪肝相关性肝细胞癌的关键致癌基因,而此基因正是HHcy组的核心基因,且在其他两组中无明显表达改变。16SrDNA扩增子测序的生信分析:①PCA分析的结果提示各干预组和正常组的肠道菌群在属(genus)的层面互不相同。②相对丰度的柱状图则在门(phylum)的层面,清晰展示了不同组别间的菌门组成具有显著差异。③Alpha和Beta多样性分析均提示各干预组的肠道菌群多样性均存在差异。④LEfSe分析所得出的分类分支图和分布条形图,展示了各组中丰度变化较为显著的具体菌类,且各组间互不相同。正常组小鼠肠道菌群的主要菌类为Bacteroidia纲,HFD小鼠肠道菌群中最显著改变的菌类是Actinobacteria纲,HHcy小鼠则是Firmicutes门,FD小鼠的则为Unassigned(分类所属不明)。⑤PICRUSt的分析结果,显示了不同干预组的肠道菌群在功能代谢通路上均存在差异。HFD小鼠的肠道菌群比起正常组,在丙酸盐(一种会增加患糖尿病和肥胖症风险的短链脂肪酸盐)的合成代谢通路有上调;HHcy小鼠的肠菌在含硒化合物(可增加细胞内ROS水平并诱导细胞凋亡)的合成代谢通路有上调;FD小鼠的肠菌则在苯丙素(可抵抗肥胖和高脂血症)的合成代谢通路上有下调。结论:我们从饮食摄入的角度来探讨了 MAFLD异质性背后的肝脏原位转录组和肠道菌群的变化,发现了在FLD这一相同表型下确实存在着不同的肝脏基因转录谱及肠道菌群物种组成和功能代谢的模式。我们在讨论差异存在的同时,还深入分析了造成MAFLD异质性的具体可能的功能基因、菌群类别、肠菌代谢产物。为后续进行湿实验、功能基因组学(functional genomics)、培养组学(culturomics)、代谢组学(metabolomics)来进一步验证和研究作用机制提供了基础。