《英国药理学杂志》的一项研究显示,粪便移植通过改善肠道菌群失调,从而提高NMN代谢水平,促进NAD+合成,进而激活Sirt3蛋白,减轻胰腺组织损伤及炎症反应,达到改善急性胰腺炎的目的。此外,直接补充NMN也可减轻急性胰腺炎的症状。
胰腺分泌胰液中的消化酶在食物消化过程中起着重要作用,尤其是对脂肪的消化和脂溶性维生素吸收至关重要。但暴饮暴食或者大量饮酒可刺激胰腺过度分泌胰液,从而导致胰腺管内压力骤增,可能诱发急性胰腺炎(AP)。
急性胰腺炎虽然临床上多为轻症,但是仍有20%的患者发展为中度或者重症,重症急性胰腺炎往往伴有持续的器官功能衰竭,后期可并发肠功能障碍和胰腺坏死组织感染,其死亡率高达30-50%。
近日,哈尔滨医科大学第一附属医院在《英国药理学杂志》(British journal of pharmacology)期刊发表的一篇研究显示,通过粪便移植(FMT)改善肠道菌群失调,可减轻急性胰腺炎症状。这其中的机制是因为,肠道菌群可通过提高NMN的代谢水平促进NAD+合成,从而激活Sirt3蛋白,减轻急性胰腺炎症状。
研究人员通过手术诱导小鼠发生急性胰腺炎,并将急性胰腺炎小鼠分为3组,一组小鼠接受正常小鼠的粪便移植(AP+ FMT组),另一组小鼠接受抗生素治疗(AP+ABX组),第3组小鼠不做处理(AP组)。同时,研究人员设置了一组正常小鼠作为对照组。
结果发现,与未处理的急性胰腺炎小鼠相比,接受正常小鼠粪便移植的急性胰腺炎小鼠(AP+ FMT组),其组织病理学评分下降约30%,表明胰腺组织损伤明显减轻;且胰腺炎血清标志物显著降低。这些结果表明,粪便移植显著减轻了急性胰腺炎的症状。
而且,研究人员进一步研究了粪便移植对于急性胰腺炎小鼠肠道菌群的影响。结果显示,接受正常小鼠粪便移植的急性胰腺炎小鼠(AP+ FMT组)的辛普森多样性指数提高,甚至多样性还超过了正常小鼠。这表明,粪便移植后,急性胰腺炎小鼠肠道菌群的多样性显著增加,从而减轻了急性胰腺炎的症状。
既往研究表明,通过粪便移植改善肠道菌群失调,可减轻胃肠道疾病中的组织损伤和炎症反应,甚至2019年《细胞》期刊的一项研究表明,胰腺癌患者体内的肠道菌群类型可能直接影响寿命。以上结果,与本项研究的结果一致,均表明了肠道菌群对胃肠道疾病的改善作用。
而2020年《细胞代谢》期刊的一篇研究表明,肠道菌群可提高NMN的代谢水平,促进NAD+的合成。那改善肠道菌群失调可减轻急性胰腺炎的症状是否和NAD+水平提高有关,研究人员对此进行了验证。
研究人员将正常小鼠分为2组,一组注射NMN,一组注射安慰剂;同时研究人员将急性胰腺炎小鼠也分为2组,一组注射NMN,一组注射安慰剂,实验共持续4周。
结果发现,与未经处理的急性胰腺炎小鼠相比,补充NMN的急性胰腺炎小鼠胰腺组织损伤显著减轻,且肿瘤坏死因子、白细胞介素-6(促炎细胞因子)及脂肪酶等胰腺损伤标志物水平显著降低。同时,流式细胞术分析显示,急性胰腺炎小鼠巨噬细胞(清除细胞残片及病原体)的数量显著减少。这表明,补充NMN可改善急性胰腺炎小鼠的症状,包括减轻组织损伤及炎症反应等。
随后,研究人员进一步探究了补充NMN可改善急性胰腺炎小鼠症状的背后机制。结果发现,补充NMN可通过提高NAD+水平,从而激活Sirt3蛋白的活性。Sirt3蛋白是一种NAD+依赖酶,其活性降低会导致线粒体内蛋白的过度“乙酰化”,过度乙酰化会破坏线粒体稳态和功能。
研究人员在实验中发现,急性胰腺炎小鼠的胰腺细胞中线粒体蛋白过度乙酰化,而补充NMN后,线粒体蛋白乙酰化水平降低。而且,当研究人员利用转基因技术,将急性胰腺炎小鼠细胞内Sirt3蛋白过度表达时,线粒体蛋白乙酰化水平降低且胰腺细胞的氧化损伤和炎症反应得到显著改善。这说明,补充NMN可通过提高NAD+水平,从而激活Sirt3蛋白,减轻胰腺的组织损伤及炎症反应。
总之,此项研究揭示了粪便移植改善急性胰腺炎的内在机制,即粪便移植通过改善肠道菌群失调,从而提高NMN代谢水平,促进NAD+合成,进而激活Sirt3蛋白,减轻胰腺组织损伤及炎症反应,达到改善急性胰腺炎的目的。同时研究人员也证实,补充NMN也可减轻急性胰腺炎的症状。
[1] Riquelme, Erick et al. “Tumor Microbiome Diversity and Composition Influence Pancreatic Cancer Outcomes.” Cell vol. 178,4 (2019): 795-806.e12. doi:10.1016/j.cell.2019.07.008
[2] Shats, Igor et al. “Bacteria Boost Mammalian Host NAD Metabolism by Engaging the Deamidated Biosynthesis Pathway.” Cell metabolism vol. 31,3 (2020): 564-579.e7. doi:10.1016/j.cmet.2020.02.001
[3] Liu, Li-Wei et al. “Gut microbiota-derived nicotinamide mononucleotide alleviates acute pancreatitis by activating pancreatic SIRT3 signalling.” British journal of pharmacology, 10.1111/bph.15980. 2 Nov. 2022, doi:10.1111/bph.15980