搜索
取消
清空記錄
歷史記錄
清空記錄
歷史記錄
網站標題
一區 IF=8.797 | 云序生物細菌 sRNA 測序助力研究埃希氏菌對脂肪肝的促進作用
非酒精性脂肪肝?。∟onalcoholic fatty liver disease，簡稱 NAFLD）是一種壓力誘導的代謝性肝損傷。在美國，NAFLD 已經成為引發肝移植需求的第二大肝臟疾病。NAFLD 常與肥胖相關的疾病相伴，例如***、II型糖尿病、代謝綜合征等。然而，在亞洲人群當中，也存在很多不肥胖的 NAFLD 患者。先前已經有研究報道過腸道菌群與肥胖 NAFLD 患者之間的關系，而本研究則旨在揭示腸道微生物與非肥胖 NAFLD 疾病發生之間的關系。
非酒精性脂肪肝?。∟onalcoholic fatty liver disease，簡稱 NAFLD）是一種壓力誘導的代謝性肝損傷。在美國，NAFLD 已經成為引發肝移植需求的第二大肝臟疾病。NAFLD 常與肥胖相關的疾病相伴，例如***、II型糖尿病、代謝綜合征等。然而，在亞洲人群當中，也存在很多不肥胖的 NAFLD 患者。先前已經有研究報道過腸道菌群與肥胖 NAFLD 患者之間的關系，而本研究則旨在揭示腸道微生物與非肥胖 NAFLD 疾病發生之間的關系。細菌小 RNA（Small RNA，簡稱 sRNA）是細菌中所表達的一類小分子 RNA，往往具有莖環空間結構，對細菌或宿主的基因表達起到調控作用。近年來，細菌當中的一類 miRNA 大小的 sRNA（miRNA-sized, small RNA，簡稱msRNA）在細菌和宿主之間所扮演的信息傳遞角色開始受到關注。本論文的作者就在 Escherichia fergusonii 這種細菌中發現了一個 msRNA 23487，可以促進宿主細胞的脂質積累，進而導致非酒精性脂肪肝?。∟AFLD）的發生。云序生物有幸參與了此項研究中的細菌 sRNA 測序實驗和數據分析。
論文標題：Escherichia fergusonii Promotes Nonobese Nonalcoholic Fatty Liver Disease by Interfering With Host Hepatic Lipid Metabolism Through Its Own msRNA 23487
發表期刊：Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology（IF=8.797）
1.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在 NAFLD 患者中高于健康志愿者；
2.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、超重（但未達到“肥胖”標準）患者、肥胖患者當中遞增；
3.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、輕度脂肪肝（Nonalcoholic fatty liver, NAFL）、重度脂肪肝炎癥（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）患者當中遞增；
4.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、肝組織無纖維化的患者、肝組織纖維化的患者當中遞增。
針對埃希氏菌屬和 NAFLD 病癥嚴重程度進行的 Spearman 相關分析也證明，二者之間確實存在正相關關系。
以上這些大鼠實驗的結果均可說明，埃希氏菌屬中的 Escherichia fergusonii 可引發非肥胖 NAFLD 的病理特征。
在肝臟組織的基因表達水平上，qPCR 實驗結果顯示，E. fergusonii 喂食的大鼠在從頭脂質合成（de novo lipogenesis）相關基因方面，表現出高表達的特征；而脂肪酸氧化、脂質周轉、酮體生成、膽酸合成等相關的基因的表達則出現下降。其中，一個脂肪酸吸收、膽酸合成以及甘油三酯周轉（triglyceride turnover）的關鍵調節基因 Pparα（Peroxisome proliferator-activated receptor α）的表達下降明顯。
miRanda 軟件預測顯示，PPARα 可能是 msRNA 23487 的靶基因。先前的大鼠實驗中，E. fergusonii 喂食的大鼠的肝臟中，Western Blot 實驗顯示 PPARα 蛋白表達水平相比對照組確實有下降。為了驗證這一現象，研究者向兩個人類肝*細胞系 Huh7 和 HepG2 轉染了 msRNA 23487 類似物，結果 PPARα 蛋白水平果然相比對照組有下降。先前已有研究發現，肝臟中的 PPARα 對于維持身體中脂肪酸的穩態具有重要作用，可以保護人體免于患上 NAFLD。在本研究中，msRNA 23487 轉染的細胞系當中，果然在棕櫚酸培養的環境中，積累了相比對照組細胞更多的脂質。綜上可以得出結論，msRNA 23487 通過下調 PPARα 蛋白表達水平，促進了肝臟的脂質積累。
適用的細菌種類**：
rRNA約占細菌RNA總量的95%以上，為了有效的檢測調控RNA分子，需要通過預處理去除掉rRNA。云序生物擁有市面上極全的去rRNA試劑盒，能夠去除各類細菌樣品中的rRNA，檢測小RNA分子。
特異性富集小RNA：
特異性的富集50-300 nt的小RN**段，sRNA有效數據比例高。
鏈特異性檢測：
很多基因位點會生成轉錄方向相反的、具有重要調控功能的sRNA，常規的建庫方法無法區分這些反義RNA，而云序生物采用鏈特異性的建庫方法，可以準確檢測反義sRNA。
一站式服務：
客戶只需提供細菌或總RNA，云序生物為您完成從樣品準備，文庫制備，上機測序到數據分析整套服務流程。
專業化的生物信息分析：
云序生物具有強大的生物信息學團隊，能夠滿足客戶的各類深入數據分析要求。
樣品類型：
菌體或總RNA。其它類型樣品請詳詢。
樣品量：
a）菌體數量 2×107
b）總RNA 2 μg
樣品運輸：
樣品置于1.5mL Eppendorf管中，封口膜封好，干冰運輸。
發表期刊：Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology（IF=8.797）
作者院校：上海交通大學醫學院附屬新華醫院
技術路線圖
人糞樣品：埃希氏菌屬與 NAFLD 病癥嚴重程度正相關
通過對 NAFLD 患者（n=29）以及健康志愿者（n=25）的糞便樣品進行 16S rRNA 基因（rDNA）測序，研究者發現了 NAFLD 患者的腸道微生物菌群的特征。觀察不同屬（genus）的腸道微生物的相對豐度，作者發現，埃希氏菌屬（Escherichia_Shigella）與 NAFLD 嚴重程度正相關：1.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在 NAFLD 患者中高于健康志愿者；
2.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、超重（但未達到“肥胖”標準）患者、肥胖患者當中遞增；
3.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、輕度脂肪肝（Nonalcoholic fatty liver, NAFL）、重度脂肪肝炎癥（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）患者當中遞增；
4.腸道菌群中埃希氏菌屬的比例，在健康志愿者、肝組織無纖維化的患者、肝組織纖維化的患者當中遞增。
針對埃希氏菌屬和 NAFLD 病癥嚴重程度進行的 Spearman 相關分析也證明，二者之間確實存在正相關關系。
圖1 埃希氏菌屬所占比例與NAFLD 嚴重程度正相關。粉紅**域**埃希氏菌屬。
大鼠實驗：埃希氏菌屬中的 Escherichia fergusonii 可引發非肥胖 NAFLD 的病理特征
在埃希氏菌屬中的 7 個物種當中，有一種致病菌 Escherichia fergusonii 可以**包括人類和大鼠在內的多個物種。作者發現，16 個星期的 E. fergusonii 喂食， 可改變大鼠的腸道菌，并且對大鼠肝臟的解剖學特征產出改變：相比于對照組，經過 E. fergusonii 喂食的大鼠的肝臟更大，顏色更暗淡，顯微觀察則還可以發現肝細胞氣球樣變（hepatocellular ballooning）以及脂肪積累（lipd droplet accumulation）——這些病理特征與高脂高膽固醇喂食的大鼠肝臟相似，但是 E. fergusonii 喂食的大鼠并未出現體重的**上升，因此是一種非肥胖的NAFLD 病理特征。除此之外，肝中的甘油三酯水平、膽固醇水平、附睪中的脂肪水平、肝指數（liver index）等指標也顯示出 E. fergusonii 喂食的大鼠與高油高膽固醇喂食的大鼠之間的相似性。以上這些大鼠實驗的結果均可說明，埃希氏菌屬中的 Escherichia fergusonii 可引發非肥胖 NAFLD 的病理特征。
圖2 E. fergusonii喂食組大鼠的肝臟解剖學特征、肝細胞氣球樣、脂肪積累現象與高脂高膽固醇喂食的大鼠肝臟相似。
大鼠實驗：Escherichia fergusonii 可導致部分大鼠患上 NASH
非酒精性脂肪肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）是 NAFLD 的惡化形式。高脂高膽固醇喂食的大鼠表現出了典型的脂肪肝炎病癥，包括纖維化水平上升、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶水平上升、ROS 水平上升等。在10 只高脂高膽固醇喂食的大鼠當中，有 7 只的肝組織纖維化分數>1。而在 E. fergusonii 喂食的 10 只大鼠當中，有 2 只的肝組織纖維化分數>1，另有 2 只大鼠的肝臟有明顯的肝小葉炎癥反應，因此共計有 4 只大鼠患上了 NASH，也即重度的 NAFLD。由此可見，E. fergusonii 可以導致數量可觀的一部分大鼠患上重度 NAFLD。
圖3 E. fergusonii可以導致數量可觀的一部分大鼠患上重度 NAFLD，出現肝小葉炎癥或肝組織纖維化。
大鼠實驗：Escherichia fergusonii 可導致大鼠脂質代謝異常
在一些脂質代謝相關的生化指標上，E. fergusonii 喂食的大鼠也表現出和高脂高膽固醇喂食的大鼠相似的特征：血液中甘油三酯偏高，膽固醇偏高，餐后血糖偏高，低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）偏高，同型半胱氨酸偏高，膽酸偏高，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）偏低。
圖4 E. fergusonii 喂食的大鼠也表現出和高脂高膽固醇喂食的大鼠相似的脂質代謝生化指標特征
在肝臟組織的基因表達水平上，qPCR 實驗結果顯示，E. fergusonii 喂食的大鼠在從頭脂質合成（de novo lipogenesis）相關基因方面，表現出高表達的特征；而脂肪酸氧化、脂質周轉、酮體生成、膽酸合成等相關的基因的表達則出現下降。其中，一個脂肪酸吸收、膽酸合成以及甘油三酯周轉（triglyceride turnover）的關鍵調節基因 Pparα（Peroxisome proliferator-activated receptor α）的表達下降明顯。
圖5 E. fergusonii 喂食的大鼠的從頭脂質合成相關基因表達上調（上方圖）；而脂肪酸氧化、脂質周轉、酮體生成、膽酸合成等相關的基因的表達下調（下方圖）。
msRNA 測序：msRNA 23487 通過下調 PPARα 促進肝臟脂質積累
E. fergusonii 到底是為何會引發肝臟的脂質積累呢？近來有研究報道顯示，細菌中存在 miRNA大小的小 RNA（miRNA-sized, small RNA，簡稱msRNA）可影響宿主的生理功能。因此，研究者在云序生物對 E. fergusonii 進行了細菌小 RNA（sRNA）測序。從 E. fergusonii 提取的總 RNA 中，選取大小符合 msRNA 標準的 RNA，并經過 sRNAscanner 預測，挑選出候選的 msRNA。對這些 msRNA 進行 GO 的 Biological Processes 分析，發現這些 E. fergusonii 來源的 msRNA 富集于宿主的肝臟代謝功能（包括肝臟的脂質代謝）相關的條目中。在這些候選的 msRNA當中，研究者選出了 miRDeep2 評分高、測序 Reads 數多、qPCR 定量表達水平高的msRNA 23487，并通過 BLAST 確認了 msRNA 23487 確實來自于細菌 E. fergusonii。
圖6 候選 msRNA 富集于肝臟脂質代謝相關的 GO 條目中
圖7 msRNA 23487 擁有miRDeep2 評分高、測序 Reads 數多、qPCR 定量表達水平高的特征。
miRanda 軟件預測顯示，PPARα 可能是 msRNA 23487 的靶基因。先前的大鼠實驗中，E. fergusonii 喂食的大鼠的肝臟中，Western Blot 實驗顯示 PPARα 蛋白表達水平相比對照組確實有下降。為了驗證這一現象，研究者向兩個人類肝*細胞系 Huh7 和 HepG2 轉染了 msRNA 23487 類似物，結果 PPARα 蛋白水平果然相比對照組有下降。先前已有研究發現，肝臟中的 PPARα 對于維持身體中脂肪酸的穩態具有重要作用，可以保護人體免于患上 NAFLD。在本研究中，msRNA 23487 轉染的細胞系當中，果然在棕櫚酸培養的環境中，積累了相比對照組細胞更多的脂質。綜上可以得出結論，msRNA 23487 通過下調 PPARα 蛋白表達水平，促進了肝臟的脂質積累。
圖8 Western Blot 實驗結果顯示，在E. fergusonii 或高脂高膽固醇喂食的大鼠的肝臟中，PPARα 蛋白的表達量相比對照組下降。
圖9 在棕櫚酸（PA）培養的環境中，msRNA 23487 轉染的細胞系（PA-mimic）積累了相比對照組細胞更多的脂質。此圖中所用細胞系為人肝*細胞系 HepG2。
小結
在這項研究當中，作者首先觀察到了非肥胖的NAFLD 患者的腸道菌群中埃希氏菌比例的提升，隨后在大鼠中驗證了 E. fergusonii 喂食所引發的 NAFLD 病癥。為了探明 E. fergusonii 引發 NAFLD 的分子機制，作者通過細菌sRNA 測序，篩選出了 msRNA 23487，并驗證了這個 msRNA 對宿主的 PPARα蛋白表達的抑制作用。PPARα的下調降低了肝細胞的脂質氧化，導致了肝細胞的脂質積累，*終引發了非肥胖型的 NAFLD 的發生。
圖10 E. fergusonii 引發肝臟脂質積累的原理
云序生物細菌 sRNA 測序
細菌 sRNA與細菌的生長、代謝、應激反應、致病性等密切相關。細菌sRNA多通過與靶mRNA配對, 在轉錄后水平影響目的mRNA翻譯或穩定性,對基因的表達進行調節, 進而影響細胞的多種生理功能。云序生物為客戶提供一站式的細菌小RNA測序服務，能夠幫助客戶識別新的細菌小RNA，解析細菌小RNA表達譜，預測細菌小RNA的靶基因，從而促進其功能和機制研究。
云序生物服務優勢
適用的細菌種類**：
rRNA約占細菌RNA總量的95%以上，為了有效的檢測調控RNA分子，需要通過預處理去除掉rRNA。云序生物擁有市面上極全的去rRNA試劑盒，能夠去除各類細菌樣品中的rRNA，檢測小RNA分子。
特異性富集小RNA：
特異性的富集50-300 nt的小RN**段，sRNA有效數據比例高。
鏈特異性檢測：
很多基因位點會生成轉錄方向相反的、具有重要調控功能的sRNA，常規的建庫方法無法區分這些反義RNA，而云序生物采用鏈特異性的建庫方法，可以準確檢測反義sRNA。
一站式服務：
客戶只需提供細菌或總RNA，云序生物為您完成從樣品準備，文庫制備，上機測序到數據分析整套服務流程。
專業化的生物信息分析：
云序生物具有強大的生物信息學團隊，能夠滿足客戶的各類深入數據分析要求。
樣品要求
樣品類型：
菌體或總RNA。其它類型樣品請詳詢。
樣品量：
a）菌體數量 2×107
b）總RNA 2 μg
樣品運輸：
樣品置于1.5mL Eppendorf管中，封口膜封好，干冰運輸。
云序生物相關服務
細菌 sRNA 測序
上海云序生物科技有限公司
Shanghai Cloud-seq Biotech Co.， Ltd.
地址：上海市松江區莘磚公路518號18號樓2樓
電話：021-64878766
傳真：021-64878766
瀏覽器自帶分享功能也很好用哦~相關新聞
關于我們
未來，公司將致力于高通量技術在疾病預測、診斷、個性化醫療等方面的應用和開發，致力于為國內外科研和醫療用戶提供先進的高通量檢測系統解決方案。
技術平臺
上海云序生物科技有限公司
關注我們
公眾號 官網QQ
版權所有 ? 上海云序生物科技有限公司
滬ICP備18035353號-1
選擇區號
瀏覽器自帶分享功能也很好用哦~
?
復制成功
×