宏基因组联合UPLC-Q-TOF-MS/MS探讨地塞米松对大鼠肺炎的作用机制

Abstract

目的基于多组学技术，探讨地塞米松（Dex）能否通过调节肠道菌群及代谢物治疗肺炎。方法将18只Sprague-Dawley大鼠随机均分为对照（Control）组、模型（Model）组和地塞米松（Dex）组，每组6只，除Control组外，余下两组持续使用4 mg/kg的脂多糖（LPS）腹腔注射7 d建立大鼠肺炎模型。然后Dex组给予2 mg/kg的Dex灌胃治疗12 d，余下两组均连续灌胃等量的无菌PBS缓冲液12 d。第19 d时收集大鼠的肺组织、血浆、粪便和肠道内容物。苏木精-伊红（H&E）染色和Bio-plex悬浮芯片系统评价Dex的药效。宏基因组测序和超高效液相色谱串联四极杆飞行时间高分辨率质谱（UPLC-Q-TOF-MS/MS）技术分别测定大鼠的肠道菌群和代谢物。结果H&E染色结果显示Model组大鼠肺组织炎症细胞浸润增加，肺泡间隔增大，肺泡出血，给予Dex治疗后肺组织病变得以缓解。与Control组相比，Model组中的3种炎症因子TNF-α（P < 0.000 1）、IL-1α（P = 0.009 6）和IL-6（P < 0.000 1）含量升高，Dex治疗后能降低3种炎症因子水平。综上所述，Dex给药能有效的缓解肺炎大鼠的症状。宏基因组分析表明3组大鼠的肠道菌群结构改变，与Model组相比，Dex组厚壁菌门的相对丰度升高，厚壁菌门/拟杆菌门比例增加，双歧杆菌科、毛螺菌科和乳酸杆菌科积累。多变量统计分析显示Model组和Dex组极大的分离，揭示代谢轮廓改变。此外，Model组与Dex组筛选出69个（P < 0.05）差异代谢物，包括Model组中上调的38个代谢物和Dex组上调的31个代谢物，这些差异代谢物主要参与了亚油酸代谢、色氨酸代谢和初级胆汁酸生物合成这3条代谢通路。结论我们证明了Dex对肺炎大鼠的有益作用，与此同时，宏基因组学联用UPLC-Q-TOF-MS/MS非靶标代谢组学，揭示了Dex通过调节肠道菌群和宿主代谢物治疗LPS诱导的大鼠肺炎，本研究可能为Dex治疗大鼠肺炎的作用机制提供新见解。

Keywords

• 肺炎;地塞米松;肠道菌群;代谢组学;超高效液相色谱串联四极杆飞行时间高分辨率质谱