谁像我一样很难沉下心完完整整的读完一篇文献呢？研二下学期了，越来越感受到时间的流逝以及同辈压力，懊恼在别人在努力拓展知识时我大部分时候在划水摸鱼。从今天开始打算每两天读一篇课题相关的paper并在简书上记录，以这种方式激励自己知识面的拓展并加深记忆。
今天读的是Indole-3-propionic acid inhibits gut dysbiosis and endotoxin leakage to attenuate steatohepatitis in rats，2019年发表在Experimental & Molecular Medicine（IF=12.153） 上的一篇实验性文章，主要讲3-吲哚丙酸（IPA）通过调节肠道微生物组成、增强肠道粘膜屏障及减轻肠道炎症而发挥的抑制非酒精性脂肪肝炎（NASH）的作用。
非酒精性脂肪肝病（NAFLD）困扰着全球约25%的人，并且人数与日俱增。NAFLD的疾病谱包括非酒精性脂肪肝（NAFL）、非酒精性脂肪肝炎（NASH）及其相关的肝硬化和肝细胞癌，严重时可危及生命，且目前尚无公认的药物治疗方案。本文的实验结果揭示：1）IPA改善肠道菌群失调，保护肠上皮屏障损伤；2）IPA处理减少大鼠内毒素渗漏；3）肝脏是IPA改善NASH的作用靶点；4）IPA可能通过抑制肠道内毒素介导其改善肝功能的有益作用。
IPA缓解高脂日粮饲喂大鼠的肠道菌群紊乱
文章选用20mg/kg浓度IPA（该浓度被多篇文章验证）灌胃高脂日粮饲喂的大鼠，前8周造高脂饲喂模型，后8周在高脂日粮饲喂的同时灌胃IPA（或对照），实验周期为16周（分组如图），结束后收集粪便样本进行16S rRNA测序。PCoA分析和NMDS分析（二者常用于微生物beta多样性分析，alpha多样性一般指生境内物种的多样性程度，即不侧重于比较，而只是评估生境内的多样性程度，而beta多样性侧重于对不同生境的多样性进行比较）结果显示高脂日粮饲喂引起大鼠肠道微生物组组成的显著变化，以证明高脂模型引起的肠道菌群紊乱。在此基础上，IPA处理的高脂饲喂大鼠（HFD+IPA）与未处理的高脂饲喂大鼠（Veh+IPA）相比，肠道菌群的组成发生显著变化，表现为IPA逆转了HFD引起的肥胖标志现象——厚壁菌门（Firmicutes）丰度的增加和拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度的减少，共筛选出HFD改变而IPA逆转的共75个OTU聚类单元（研究思路）。其中，与肠道慢性炎症相关的Parasutterella菌属在IPA处理后丰度减少，与肠道稳态相关的Oscillibacter和Odoribacter菌属在HFD处理后减少而在IPA处理后回补。以上结果表明IPA重塑肠道菌群结构，缓解了HFD喂养引起的肠道菌群失调。（我感觉这些线索说服力还不够强）
IPA减轻HFD喂养大鼠的肠上皮屏障损伤，抑制内毒素渗漏
胃肠道代谢紊乱常表现为肠上皮通透性增加和小肠细菌过度生长。HFD饲喂大鼠可观察到以回肠上皮失去正常绒毛结构为特征的异常形态学改变（绒毛高度降低），IPA使这种改变恢复。紧密连接蛋白的表达水平降低会导致肠上皮通透性增加，HFD抑制了ZO-1和Occludin蛋白的表达，而IPA处理组这一现象回补。肠上皮屏障的功能下降会导致血浆内毒素的累积，实验结果显示IPA有效降低HFD引起的血浆内毒素的增多。以上结果表明IPA在维持肠上皮稳态的重要作用，并减少肠道内毒素向血液的渗透。（对肠道屏障功能的评估：回肠形态学、紧密连接蛋白水平、血浆内毒素水平）
IPA减轻HFD大鼠的肝脏脂肪变性并恢复代谢稳态
肝脂肪变性是NAFLD的主要特征，PICRUSt（用菌群16S rRNA测序结果对其进行功能预测）结果得到与营养物质和能量代谢相关的通路在HFD处理后上调，IPA处理后下调，表明IPA可能通过调节肠道菌群影响宿主代谢进程。IPA给药引起血清中其浓度的显著升高，因此IPA可能在接到肠道和肠外器官之间的串扰中具有潜在作用。IPA部分恢复了HFD喂养引起的肝脏肿大，减少了HFD诱导的肝脏脂滴，降低了HFD引起的高甘油三酯和胆固醇水平，降低了HFD升高的肝脏指数（HSI，肝体比，亦称肝重指数，高HSI值表征脂肪肝，公式为HSI = 肝重 (g)×100/体重 (g)）和脂肪变性评分（按照包括大脂滴和小脂滴在内的大泡脂肪变性在肝细胞中的比例评为0-3分）。以上结果表明IPA可能通过影响代谢的方式降低HFD引起的肝脏脂肪变性。
IPA减轻HFD大鼠的肝脏炎症和肝损伤
IPA降低了HFD引起的高血浆丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶（表征肝细胞损伤，当肝细胞受损时，细胞膜通透性增加，丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转氨酶从细胞浆中释放出来，进入血液中）。通过SAF评分系统进行肝脏炎症评分和气球样变评分，显示IPA处理降低了HFD引起的该两种评分的升高，提示IPA可以在组织学上减轻脂肪型肝炎的活动。肝脏炎性细胞浸润增强是脂肪性肝炎的重要特征，IPA降低了HFD引起的中性粒细胞和巨噬细胞浸润。以上结果表明IPA缓解HFD诱导的肝脏炎症和肝损伤。（IPA处理改变了肠道微生物结构，因此不能排除是改变的肠道微生物结构而引发的其他代谢产物或其它机制发挥了缓解肝脏炎症的作用，此处是否有优化空间？）
IPA抑制巨噬细胞中NF-κB信号的活性和内毒素反应中促炎细胞因子的产生
肝脏巨噬细胞暴露于流入门静脉的肠源性LPS，可通过TLR4/NF-κB通路启动免疫反应并导致随后的炎性损伤。IPA以剂量依赖地抑制LPS引起的小鼠巨噬细胞p65磷酸化。当暴露于LPS等刺激时，NF-κB的抑制剂IκBα发生磷酸化，导致多聚泛素化和蛋白酶体降解，从而使游离的NF-κB转位到细胞核，激活靶基因的转录。IPA抑制了LPS引起的IκBα磷酸化和降解，以及IκB上游的两个激酶IKKα和IKKβ的磷酸化。此外IPA也抑制了炎性因子TNFα，IL-1β和IL-6的水平，提示IPA在体外可直接抑制LPS诱导的NF-κB信号的活化。在体内实验中，IPA也抑制了HFD引起的p65、IκBα和IKKα/β的磷酸化，以及炎性因子（TNFα，IL-1β和IL-6）和趋化因子（CCL2和CCR2）的mRNA水平。以上结果表明IPA缓解HFD引起的肝脏炎症和肝损伤。
IPA抑制促纤维化基因的表达，减轻大鼠肝纤维化
肝纤维化阶段是NAFLD疾病特异性死亡率的最强预测因子。Sirius Red染色和Masson三色染色结果显示IPA显著改善HFD诱导的肝纤维化。SAF评分系统IPA显著降低HFD喂养引起的纤维化评分。分子上，IPA下调了纤维化基因TGFβ、αSMA和CTGF以及胶原合成基因Col1α1、Col1α2和Col3α1的表达水平。这些结果表明，口服IPA 8周可明显减轻HFD诱导的肝纤维化，并阻止NASH的进展。
总结
本文的主要思路是IPA对非酒精性脂肪肝炎的作用，包括两个线索：1）IPA通过影响肠道微生物缓解HFD引起的肠道紊乱，减少肠道内毒素向血液的渗透；2）IPA随血液循环直接作用于肝脏，抑制脂肪变性和肝脏炎症。本文的创新点可能在于用肠道微生物代谢物来研究其对肠道微生物结构本身的调节作用，以及通过IPA发现肠道微生物和肝脏及其他潜在器官之间的串扰。值得学习的地方是文章的逻辑清晰，行文流畅，每个结论用多个指标反复验证，具有说服力。内容不算太多，因此读起来还算容易。
