英文标题：Gut microbiota dysbiosis in hyperuricaemia promotes renal injury through the activation of NLRP3 inflammasome
中文标题：高尿酸血症中肠道菌群失调通过激活NLRP3炎症小体促进肾损伤
期刊：Microbiome
2024年影响因子：13.8
发表时间：2024年6月
客户单位：南方医科大学
研究材料：大鼠肾脏组织
拜谱提供技术：MT1000医学全靶代谢组学检测
研究思路：

研究结果
HUA导致肠道菌群失调和肠道屏障功能受损
作者通过敲除尿酸酶(UOX)建立HUA大鼠模型。HUA大鼠表现出明显的肾功能障碍、肾小管损伤、纤维化、NLRP3炎症小体激活和肠屏障功能受损。为了研究HUA对肠道微生物群的影响，作者对UOX−/−同窝大鼠和WT同窝对照大鼠的粪便进行了16S rRNA测序，以揭示组间肠道微生物群落特征的差异。
PCoA分析显示了组间微生物群落的相对分离(图1A)。在门水平上，WT和UOX−/−大鼠的肠道微生物群主要由厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(actiobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)组成(图1B)。与WT大鼠相比，UOX−/−大鼠的变形菌群显著增加，而厚壁菌门减少(图1C和D)。使用LEfSe分析，在属水平上鉴定组间差异丰富的粪便细菌分类群(图1E)。LEfSe分析结果显示，在UOX−/−大鼠中富集了包括大肠杆菌在内的6个细菌属，而在WT大鼠中富集了另外两个类群(图1G-N)。
此外，使用KEGG注释和功能富集，鉴定出了UOX−/−和WT大鼠之间表现出不同富集水平的25个功能类别(图1O)。值得注意的是，与肠源性尿毒症毒素相关的功能，包括色氨酸和苯丙氨酸代谢，在UOX−/−大鼠中增加。此外，KEGG通路分析还显示，受HUA干扰的微生物群与细菌侵袭上皮细胞增加和丁酸盐代谢减少有关。并评估了HUA引起的肠道微生物群紊乱对肠道屏障功能的影响(图1P-T)。综上所述，这些结果表明UOX−/−大鼠的HUA促进肠道微生物群失调和肠道屏障功能受损。

图1. HUA导致UOX^−/−大鼠肠道微生物群失调和肠道屏障功能受损

（图源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）

HUA大鼠肾脏中肠道源性尿毒症毒素显著增加
肠源代谢物可能是肠-肾轴的重要介质，因此在肾脏健康中起重要作用。肠道微生物组的KEGG功能预测分析结果表明，HUA诱导的肠道菌群失调增加了肠道源性尿毒症毒素的产生。因此，作者使用广泛靶向代谢组学分析来比较UOX−/−和WT大鼠的肾脏代谢组学特征。OPLS-DA模型结果显示WT和UOX−/−大鼠之间存在明显的分离(图2A)。在VIP > 1和p < 0.05的筛选情况下，WT和UOX−/−组之间共鉴定出266个差异代谢物。其中，与WT组相比，UOX−/−大鼠的180个代谢物上调，86个代谢物下调。
物质分类结果显示，这些代谢物主要属于氨基酸、肽及其类似物、核苷、核苷酸及其类似物、有机酸及其衍生物、鞘脂、糖及其衍生物、吲哚和杂环化合物等(图2B)。在改变的代谢物中，几种尿毒症毒素，包括硫酸吲哚酚(IS)、对甲酚(PC)、马尿酸(HA)、苯乙酰谷氨酰胺(PAGln)、苯乙酰甘氨酸(PAGly)、犬尿喹啉酸(KA)、L-犬尿氨酸(KYN)、喹啉酸(QA)和甲基胍(MG)，在UOX−/−大鼠中上调(图2D)。已知这些毒素中的大多数来源于肠道微生物群对包括色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸在内的膳食芳香化合物的代谢。
使用KEGG途径进一步分析差异的代谢物(图2C)。与肠道微生物组一致，差异代谢物的KEGG通路分析显示，UOX−/−大鼠的色氨酸代谢上调。此外，UOX−/−大鼠的氨基酸生物合成、嘌呤代谢、丙酮酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、TCA循环和cAMP信号传导也上调，而维生素消化和吸收、硫胺素代谢和嘧啶代谢下调。进一步进行Pearson相关性分析，了解差异菌群与代谢物之间的关系(图2E)。
此外，代谢物与肾功能参数的相关性分析显示，这些肠道来源的尿毒症毒素与UA水平和肾功能参数有很强的正相关(图3左)。差异菌群、差异代谢物和肾功能参数之间的相关性也显示在网络中(图3右)。这些结果表明，UOX−/−大鼠肠道源性尿毒症毒素的上调可能参与了HUA诱导的肾损伤。
随后，作者通过粪菌移植等实验揭示了HUA微生物群在促进肾损伤、触发肾NLRP3炎症小体的激活和损害肠屏障完整性中的作用，并证明HUA菌群激活NLRP3炎症小体是I/R小鼠肾损伤和肠屏障损伤加剧的原因。

图2. HUA大鼠肾脏中肠道源性尿毒症毒素显著增加

（图源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）

图3. 不同数据集联合分析

（图源：Zhou, Xinghong et al., Microbiome. 2024）