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高纖維飲食與特定腸道菌Prevotella協(xié)同作用加劇類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎
類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種常見(jiàn)的全身性自身免疫性疾病,該疾病是由遺傳因素和環(huán)境因素相互作用引起。已有大量研究發(fā)現(xiàn)臨床前和確診的類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)患者存在腸道菌群的改變,例如在 RA 患者中 Prevotella 豐度會(huì)增加。
2022 年 11 月,由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京醫(yī)院張烜教授與清華大學(xué)劉志華教授作為共同通訊作者,北京協(xié)和醫(yī)院醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心江玲娟、尚萌萌作為第一作者,在 Nature 雜志子刊 Cellular & Molecular Immunology(CMI,IF=22.096)發(fā)表文章“A high-fiber diet synergizes with Prevotella copri and exacerbates rheumatoid arthritis"。該研究揭示了在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎治療中菌群失調(diào)和飲食之間復(fù)雜的相互作用,為飲食干預(yù)或調(diào)節(jié)菌群以改善 RA 提供了理論基礎(chǔ)。
該研究從 RA 患者的糞便中分離出 Prevotella 菌株 P. copri RA,并表明 P. copri RA 的定植加劇了膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎(CIA)模型中的關(guān)節(jié)炎炎癥。Prevotella 能通過(guò)水解和發(fā)酵降解利用纖維素,P. copri RA 的定植,聯(lián)合高纖維飲食可影響腸道菌群組成、誘發(fā)腸道炎癥,加劇關(guān)節(jié)炎。P.copri RA 和高纖維飲食可致富馬酸、琥珀酸的過(guò)量產(chǎn)生和短鏈脂肪酸含量變化。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)琥珀酸鹽可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng),并在 CIA 模型中補(bǔ)充琥珀酸鹽也可加劇關(guān)節(jié)炎。該研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了在評(píng)估飲食干預(yù)和菌群失調(diào)對(duì) RA 發(fā)病機(jī)制的影響,并為飲食干預(yù)或微生物組修飾以改善 RA 治療提供了新的見(jiàn)解。
腸道菌群產(chǎn)生的有機(jī)酸包括短鏈脂肪酸(SCFA)以及富馬酸、琥珀酸等有機(jī)酸,可直接調(diào)節(jié)宿主健康。安捷倫 GCMS 分析系統(tǒng)助力該項(xiàng)目的有機(jī)酸分析內(nèi)容,特別是在短鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈脂肪酸分析,該方案同樣適合各類(lèi)長(zhǎng)、短鏈脂肪酸相關(guān)疾病以及腸道微生物與宿主互作研究。
針對(duì)短鏈脂肪酸(SCFA),相對(duì)于市面上常規(guī)的衍生化分析方案,本方案使用了有機(jī)酸液體直接進(jìn)樣方案,使用安捷倫超高效靈敏度(HES)的 GCMS 單四極桿質(zhì)譜 8890-5977B,采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析,一次性對(duì) 9 種短鏈脂肪酸進(jìn)行絕對(duì)定量分析,該方案優(yōu)勢(shì)是可以有效地減輕因溶劑背景干擾導(dǎo)致的靈敏度不足的問(wèn)題。針對(duì)琥珀酸和富馬酸等長(zhǎng)鏈有機(jī)酸,本研究采用了丙酯化衍生方案,使用安捷倫超高效靈敏度(HES)的 GCMSMS 串聯(lián)質(zhì)譜 8890-7010B 進(jìn)行樣品分析,采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行定量分析,一次性對(duì)兩種長(zhǎng)鏈脂肪酸進(jìn)行絕對(duì)定量分析。
圖 2. GCMS 分析九種短鏈脂肪酸總離子流圖
圖 3. GCMSMS 分析兩種長(zhǎng)鏈脂肪酸樣品重復(fù)性結(jié)果疊圖
小結(jié)
目前,已知有機(jī)酸在生物體的代謝與相關(guān)疾病的發(fā)生具有一定的指示性,因此在生物代謝性疾病以及與宿主互作性分析研究中,越來(lái)越多的受到研究者的重視,安捷倫的氣相色譜和質(zhì)譜分析平臺(tái),不但具有非常穩(wěn)定的色譜系統(tǒng),同時(shí)搭配 HES(超高效靈敏度)離子源的質(zhì)譜系統(tǒng),還可以為有機(jī)酸分析提供更加靈敏,更為準(zhǔn)確的分析結(jié)果,從而為醫(yī)學(xué)研究揭開(kāi)更多的生物學(xué)秘密。