乳糜瀉（CeD）是一種由麩質(zhì)引起的自身炎癥性腸病，其臨床表現(xiàn)具有高度異質(zhì)性，且癥狀多樣，但由于由于許多患者癥狀輕微或無明顯癥狀，目前對(duì)其診斷嚴(yán)重不足。多項(xiàng)研究表明，CeD患者患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加，且即使在遵循無麩質(zhì)飲食后，這種風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。然而，CeD腸道炎癥與心血管疾病之間的潛在聯(lián)系仍不明確。

2024年2月，德國美因茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)人源化小鼠模型，通過血漿蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，深入研究了腸道和心血管系統(tǒng)，從而理解含有麩質(zhì)的飲食和小腸炎癥對(duì)CeD患者健康的不良影響，以及通過飲食干預(yù)逆轉(zhuǎn)不良影響的潛在機(jī)制。該研究成果發(fā)表在Redox Biology （生物學(xué)一區(qū)，IF=11.4）。

研究策略

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

NOD.DQ8小鼠被隨機(jī)分成兩組：無麩質(zhì)飲食的對(duì)照組（GFD，喂食玉米中的玉米醇溶蛋白）和含有麩質(zhì)飲食含有麩質(zhì)的麩質(zhì)組（GCD，喂食小麥中的麩質(zhì)和麥膠蛋白），分別接受了三次口服灌胃；之后將現(xiàn)在10-14周大的雄性小鼠轉(zhuǎn)移到新籠子中，并使用新鮮水源，以消除潛在的麩質(zhì)污染，并接受無麩質(zhì)飲食。

實(shí)驗(yàn)技術(shù)

血漿蛋白組學(xué)，RT-qPCR

結(jié)果速遞

一、麩質(zhì)喂養(yǎng)NOD.DQ8小鼠誘發(fā)乳糜瀉，并導(dǎo)致高血壓、高膽固醇血癥以及腸道免疫反應(yīng)

對(duì)麩質(zhì)敏感的小鼠模型（NOD.DQ8）分別飼喂含麩質(zhì)飲食(GCD)或無麩質(zhì)飲食(GFD)，通過測量十二指腸絨毛高度與隱窩深度的比率（VH:CrD）來評(píng)估，發(fā)現(xiàn)在食用含有麩質(zhì)的飲食后，出現(xiàn)了乳糜瀉的病理變化，表明麩質(zhì)喂養(yǎng)導(dǎo)致乳糜瀉的發(fā)生。麩質(zhì)喂養(yǎng)的小鼠出現(xiàn)了收縮壓和舒張壓的增加，但這并沒有導(dǎo)致心臟肥大的發(fā)生。麩質(zhì)喂養(yǎng)的小鼠體重增長趨勢減少，而血清總膽固醇水平顯著升高。然而，非空腹血糖水平并未受到影響，說明這些小鼠的葡萄糖穩(wěn)態(tài)沒有受到影響。

圖1麩質(zhì)喂養(yǎng)誘發(fā)乳糜瀉，并導(dǎo)致高血壓、高膽固醇血癥

在麩質(zhì)喂養(yǎng)的小鼠中，十二指腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞（IELs）、固有層CD4+ T細(xì)胞和CD67+巨噬細(xì)胞的數(shù)量顯著增加，這是人類乳糜瀉的典型免疫反應(yīng)。此外，這些小鼠的十二指腸中促炎細(xì)胞因子（如TNFα、IFNγ、IL-6和IL-17A）的表達(dá)也顯著升高。這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了該模型在模擬人類乳糜瀉方面的有效性。

圖2 麩質(zhì)喂養(yǎng)誘發(fā)乳糜瀉，并導(dǎo)致腸道免疫反應(yīng)

二、CeD對(duì)活動(dòng)期小鼠心臟功能和血管功能以及相關(guān)氧化應(yīng)激的影響

經(jīng)過兩周的麩質(zhì)飼喂后，心臟功能并未受到顯著影響，包括心外膜和心內(nèi)膜的縱向應(yīng)變、心臟射血分?jǐn)?shù)和每搏輸出量都沒有明顯損害。然而，經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖（TTE）顯示，心臟舒張?bào)w積和心輸出量有受損的趨勢。在患有CeD的小鼠中，左心室中血管細(xì)胞粘附分子1（Vcam1）和編碼Nox2的Cybb的轉(zhuǎn)錄水平升高。這伴隨著由超氧化物衍生的二氫乙啶（DHE）染色心臟冷凍切片檢測到的ROS水平升高，以及左心室心肌組織中4-羥基-2-壬烯醛（4-HNE）和3-硝基酪氨酸（3-NT）修飾蛋白的豐度增加。因此，急性CeD增加了小鼠的心臟炎癥和硝基氧化應(yīng)激負(fù)擔(dān)，而心臟功能并未受到顯著影響。

圖3 CeD對(duì)活動(dòng)期小鼠心臟功能和血管功能的影響

研究還發(fā)現(xiàn)，麩質(zhì)飼喂NOD.DQ8小鼠會(huì)導(dǎo)致血管功能受損，表現(xiàn)為內(nèi)皮依賴性舒張（經(jīng)乙酰膽堿刺激）和內(nèi)皮非依賴性舒張（經(jīng)硝化甘油刺激）均降低。此外，麩質(zhì)飼喂小鼠的全血氧化爆發(fā)時(shí)間過程增加，表明白細(xì)胞中Nox2激活增強(qiáng)，同時(shí)血漿中亞硝酸鹽（NO2）和硝酸鹽（NO3）水平升高，主動(dòng)脈iNOS水平也升高。主動(dòng)脈壁的免疫組化分析顯示，蛋白質(zhì)酪氨酸硝化（3-NT）增加，這是由于超氧化物和一氧化氮形成過多，以及總體ROS形成過多（DHE）。這表明CeD對(duì)小鼠的內(nèi)皮依賴性和非依賴性血管功能，以及血管和全血的硝基氧化應(yīng)激都有不利影響。

圖4 CeD對(duì)活動(dòng)期小鼠相關(guān)氧化應(yīng)激的影響

三、CeD導(dǎo)致心血管和腦部炎癥和氧化應(yīng)激，無麩質(zhì)飲食恢復(fù)心血管健康

在CeD小鼠中，觀察到主動(dòng)脈免疫細(xì)胞的浸潤和炎癥轉(zhuǎn)錄表達(dá)的增加。表現(xiàn)為主動(dòng)脈中的血管細(xì)胞粘附分子1（Vcam1）、一氧化氮合酶2（Nos2，編碼iNOS）、腫瘤壞死因子α（Tnfα）和Nox2（Cybb）的轉(zhuǎn)錄水平上升。同時(shí)，主動(dòng)脈壁中的CD11b+髓系細(xì)胞浸潤增加。此外，CeD還導(dǎo)致心血管周圍脂肪組織（PVAT）中Cd11b和Leptin的轉(zhuǎn)錄水平上升，而附睪白色脂肪組織（EWAT）則無變化。在腦部組織中，也觀察到類似的炎癥和氧化應(yīng)激標(biāo)記物的升高。當(dāng)CeD小鼠在接受兩周的無麩質(zhì)飲食（GFD）后，心血管表型恢復(fù)正常。總的來說，CeD對(duì)心血管和腦部的負(fù)面影響，以及通過無麩質(zhì)飲食可以恢復(fù)這些影響。

圖5 CeD導(dǎo)致心血管和腦部炎癥和氧化應(yīng)激，無麩質(zhì)飲食恢復(fù)心血管健康

四、血漿蛋白質(zhì)組學(xué)表明，IL-17A在腸道和血管炎癥之間起著聯(lián)系作用

血漿蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，喂食麩質(zhì)的小鼠中白細(xì)胞介素-17A（IL-17A）上調(diào)，表明其在腸道和血管炎癥之間可能存在的聯(lián)系中起作用。在喂食麩質(zhì)的小鼠中上調(diào)的其他血漿蛋白包括IL10、Fas、Dlk1和CCL5，盡管它們的上調(diào)不如IL-17A顯著。在喂食麩質(zhì)的小鼠的緩解期后，IL-17A的血漿水平下降，進(jìn)一步證實(shí)了蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)以及IL-17A在腸道和血管炎癥中的作用。這些發(fā)現(xiàn)表明，IL-17A作為連接腸道和血管炎癥的炎癥反應(yīng)中關(guān)鍵介質(zhì)的潛在作用。

圖6 IL-17A在腸道和血管炎癥之間起著聯(lián)系作用

研究結(jié)論

該研究揭示了與活性CeD相關(guān)的心血管風(fēng)險(xiǎn)增加，揭示了免疫細(xì)胞浸潤和IL-17A可能介導(dǎo)的腸道-心血管炎癥軸。這些發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)了對(duì)CeD與心血管疾病之間聯(lián)系的理解，為其潛在機(jī)制提供了臨床相關(guān)的見解。此外，發(fā)現(xiàn)無麩質(zhì)飲食可以逆轉(zhuǎn)心血管并發(fā)癥，這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了飲食干預(yù)在減輕與CeD相關(guān)的心血管風(fēng)險(xiǎn)方面的關(guān)鍵作用。