IF=9.2！肠乳杆菌在他汀治疗中的屏障保护与抗纤维化机制

研究背景

慢性胰腺炎(Chronic Pancreatitis, CP)是一种以不可逆纤维化破坏和胰腺功能受损为特征的疾病，其病理表现包括胰腺萎缩、腺泡细胞损伤及纤维化，可导致胰腺内外分泌功能永久性不全。CP发病与遗传、环境、酒精摄入等多种因素相关，免疫细胞如巨噬细胞、树突状细胞和CD8+T细胞会在纤维化区域募集并释放炎症介质，激活胰腺星状细胞(Pancreatic Stellate Cells, PSCs)或触发促炎信号，加剧胰腺损伤和纤维化进展。

肠-胰腺轴被认为是胰腺疾病的关键交叉点，CP会导致肠道菌群失调，进而损害胰腺酶分泌和内分泌功能，而粪便微生物群移植(Fecal Microbiota Transplantation, FMT)可通过重新配置肠道菌群来重塑胃肠道及远处器官的免疫微环境。此外，CP常伴随脂质代谢紊乱，异常脂质积累产生的氧化应激分子会加速胰腺损伤。

他汀类药物作为胆固醇合成限速酶β-羟基-β-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶的竞争性抑制剂，可干扰脂质和脂肪酸代谢，抑制胶原表达并加速成纤维细胞凋亡，从而抑制纤维化疾病进展。尽管已有研究描述了他汀治疗相关肠道微生物群对宿主代谢的影响，但其在抑制胰腺纤维化中的作用尚未明确。因此，本研究旨在探究他汀治疗通过调节肠道稳态及相关微生物群抑制胰腺纤维化的潜在机制。

研究结果

1、他汀类药物可改善脂质代谢紊乱并缓解慢性胰腺炎(CP)

CP可破坏宿主脂质稳态，研究显示CP小鼠血浆总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平显著升高，高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低（图1a），且高脂饮食(HFD)会加剧CP模型小鼠的胰腺纤维化和局部炎症（图1b-d）。他汀类药物阿托伐他汀(Atorvastatin, ATOR)可改善上述异常，其通过降低CP组织中α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)和纤连蛋白水平，减少胰腺间质纤维化、炎症细胞浸润及腺泡萎缩，降低炎症评分，还能在CP炎症早期抑制中性粒细胞浸润以减轻胰腺坏死和炎症严重程度（图1f-j），表明他汀类药物通过调节异常脂质代谢可缓解胰腺纤维化。

图1. 他汀类药物改善脂质代谢紊乱并缓解慢性胰腺炎

2、他汀类药物通过CD8+T细胞依赖性免疫缓解胰腺纤维化

免疫细胞及分泌的炎症因子在加速胰腺纤维化中起关键作用。研究通过对比慢性胰腺炎组与对照组胰腺组织的差异基因（图2a），发现CP组中参与炎症反应的白细胞迁移、T细胞增殖活化等炎症相关过程被上调基因激活（2b），涉及S100a8、S100a9、Ccl5、Cd8a和Ccl7等基因（图2c）。CP模型中，ATOR可抑制CD8+T细胞和巨噬细胞浸润，但对中性粒细胞无影响（图2d-e），且高脂饮食会通过增加T细胞和巨噬细胞浸润加剧胰腺纤维化（图2f-g）。在CD8 敲除(CD8-KO)小鼠中，胰腺炎症和间质纤维化显著减轻，巨噬细胞浸润减少，且ATOR治疗在CD8缺陷小鼠中失去抗纤维化作用（图2h-j），表明他汀类药物通过CD8+T细胞特异性方式减轻胰腺纤维化。

图2. 他汀类药物通过CD8+T细胞依赖性免疫缓解胰腺纤维化

3、他汀治疗通过改变肠道微生物群并限制其迁移来抑制胰腺纤维化

CP可导致肠道微生物群失调及肠屏障功能损伤，进而引发肠道细菌向胰腺迁移并加剧纤维化。本研究通过16S rRNA测序发现，CP小鼠肠道微生物α多样性降低，而ATOR干预可恢复其α多样性并显著改变菌群结构（图3a）；CP小鼠胰腺组织细菌信号显著增强，ATOR治疗后细菌负荷降低（图3f-g），且CP患者胰腺组织微生物α多样性及OTU数量高于正常组织（图3h）。进一步研究表明，CP小鼠结肠组织中粘着斑、细胞外基质受体相互作用相关基因下调，促炎因子（如Ccl2、Ccl7）表达上调，紧密连接蛋白（ZO-1、Ocln等）表达降低（图3i-k），而ATOR可显著上调紧密连接蛋白表达以修复肠屏障（图3l-m）。这些结果表明，CP通过损害肠屏障功能促进致病菌迁移，ATOR则通过重塑肠道微生物组成并改善肠屏障功能，抑制细菌易位及胰腺纤维化进展。

图3. 他汀治疗通过改变肠道微生物群并限制细菌迁移来抑制胰腺纤维化

4、他汀治疗相关的人类肠道微生物群可减轻胰腺纤维化

为探究他汀治疗引起的人类肠道微生物群改变是否具有抗纤维化作用，研究人员将3名接受阿托伐他汀治疗超3个月患者和3名健康志愿者的粪便微生物群移植(FMT)到小鼠体内（图4a），发现他汀治疗患者的粪菌移植(FMT-ATOR)可抑制胰腺纤维化，减少CP组织中CD8+T细胞、巨噬细胞和中性粒细胞浸润，上调结肠紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin1表达，降低炎症因子Ccl2和Ccl7水平（图4a-j）。对粪便样本的测序分析显示，FMT-ATOR组肠道微生物α多样性增加，粪拟杆菌(Bacteroides coprocola)、Callidus瘤胃球菌(Ruminococcus callidus)、肠乳杆菌(Lactobacillus intestinalis)等有益菌丰度上升，放线菌门(Actinobacteriota)丰度增加而变形菌门(Proteobacteria)减少，且小鼠血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平降低（图4k）。综上，他汀治疗通过改变肠道微生物群组成、修复肠屏障、抑制炎症和调节脂质代谢，减轻胰腺纤维化。

图4. 他汀治疗相关的人类肠道微生物群可减轻胰腺纤维化

5、口服补充肠乳杆菌可减轻胰腺纤维化

为探究他汀治疗后发挥抗纤维化作用的关键菌种，研究通过分析CP+ATOR组与CP组、ATOR组与健康对照组(HC)、FMT-ATOR组与FMT-HC组的上调菌种交集，发现肠乳杆菌(L.intestinalis)为潜在有益菌（图5a）。进一步实验显示，口服灌胃肠乳杆菌（图5b）可抑制CP小鼠的胰腺纤维化（图5c-d），减少CD8+T细胞和巨噬细胞浸润（图5e–h），同时下调结肠促炎因子Ccl2、Ccl7、Ccl12、Ccl17的表达（图5i），上调紧密连接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-1及基因Tjp1、Ocln以修复肠道屏障（图5j–l），并降低TC和LDL-C水平。

在他汀治疗与肠道菌群的关联研究中，整合6项已发表研究发现，乳杆菌属、双歧杆菌属丰度增加与他汀的降脂效果呈正相关，厚壁菌门丰度高及乳杆菌/双歧杆菌比例增大可预测更好的治疗应答（图5m）。针对20名健康志愿者的分析显示，根据TC中值分为的低TC组(L-TC)和高TC组(H-TC)中，L-TC组乳杆菌丰度更高，且乳杆菌丰度与血浆TC水平呈负相关（图5n-o）。综上，肠乳杆菌通过改善肠屏障、抑制炎症和调节脂质代谢发挥抗纤维化作用，而他汀治疗可能通过提升乳杆菌丰度增强降脂效果，揭示了 “菌群-代谢-纤维化” 的调控轴。

图5. 口服补充肠乳杆菌可减轻胰腺纤维化

6、肠乳杆菌通过抑制巨噬细胞与上皮细胞之间的Ccl2/7-Ccr1信号传导来维持肠道稳态

为探究肠乳杆菌改善肠道损伤的机制，研究人员将6名供体粪便样本按肠乳杆菌水平分为高、低两组，构建FMT小鼠模型（图6a、7）。结果显示，FMT后CP小鼠中肠乳杆菌成功定殖（图6b），且低肠乳杆菌移植组(FMT-L L.i)的胰腺纤维化比例高于高肠乳杆菌移植组(FMT-H L.i)（图6c）。单细胞RNA测序表明，FMT-L L.i组结肠内M1型巨噬细胞比例显著增加（图6e），而肠乳杆菌上清能诱导巨噬细胞向抗炎的M2型极化（图6f-g）。

进一步研究发现，FMT-L L.i组M1型巨噬细胞中促炎基因及趋化因子信号通路显著上调（图6i-j），肠乳杆菌上清则可抑制M1型巨噬细胞分泌Ccl2和Ccl7并减弱其迁移能力（图6l-n）。在结肠类器官共培养实验中，肠乳杆菌上清通过降低上皮细胞Ccr1表达，阻断M1型巨噬细胞与上皮细胞间的Ccl2/7-Ccr1促炎信号传导（图6o-p）。由此可见，肠乳杆菌通过调控巨噬细胞极化、抑制促炎因子分泌和阻断炎症信号轴，减轻上皮损伤，进而抑制胰腺纤维化。

图6. 肠乳杆菌通过抑制巨噬细胞与上皮细胞之间的Ccl2/7-Ccr1信号传导来维持肠道稳态

图7. 阿托伐他汀可改变肠道微生物群，维持肠道稳态和屏障功能，从而限制细菌移位

研究结论

本研究围绕他汀治疗与肠道菌群、胰腺纤维化的关联展开，结果表明，他汀治疗可改变人类肠道微生物群组成，经粪便微生物群移植证实，其相关菌群能够抑制小鼠胰腺纤维化，减少免疫细胞浸润，改善肠道屏障功能。进一步研究锁定肠乳杆菌为关键有益菌，口服补充肠乳杆菌可显著减轻胰腺纤维化，降低炎症因子表达，调节脂质代谢。机制上，肠乳杆菌通过抑制巨噬细胞与上皮细胞之间的Ccl2/7-Ccr1信号传导，减少M1型巨噬细胞促炎因子分泌，促进巨噬细胞向抗炎的M2型极化，维持肠道稳态。此外，研究还发现他汀治疗的降脂效果与乳杆菌属、双歧杆菌属丰度呈正相关，胆固醇水平与人体内乳杆菌丰度呈负相关，揭示了他汀治疗通过调节肠道菌群抑制胰腺纤维化、改善脂质代谢的潜在机制。