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注射によるエンドトキシン血症は非アルコール性脂肪肝疾患を悪化させ、グルコース/脂質代謝を障害し、マウスの腸内細菌叢を変化させる
Endotoxemia by Injection Aggravates Non-alcoholic Fatty Liver Disease, Disrupts Glucose/Lipid Metabolism, and Alters Gut Microbiota in Mice.
PMID: 30405551 PMCID: PMC6207869. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02470.
抄録
非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）の発症に関連する危険因子としては、歯周炎だけでなく、最もよく知られている糖尿病や肥満も含め、多くの危険因子が提唱されています。歯周病原菌がエンドトキシンを産生するため、歯周病治療を行うとエンドトキシン血症を引き起こす可能性がある。本研究の目的は、マウスを用いて、静脈内超音波（）注射によるグルコース／脂質代謝、肝ステアトーシス、腸内微生物叢への影響を調べることであった。C57BL/6Jマウス(8週齢)を対象に、超音波注射によりエンドトキシン血症を誘導した。マウスに高脂肪食を与え、超音波（HFPg）または生理食塩水（HFco）を12週間投与した。肝臓のステアトーシス、グルコース代謝、肝臓の遺伝子発現を評価した。腸内細菌叢については、メタゲノム予測を用いた16S rRNA遺伝子シークエンシングを行った。その結果、HFPgマウスはHFcoマウスと比較して耐糖能とインスリン抵抗性が低下し、肝臓のステアトーシスが増加した。肝臓マイクロアレイ解析の結果、HFcoマウスとHFPgマウスでは1278個の遺伝子が異なって発現していた。遺伝子セット濃縮解析の結果、脂肪酸代謝、低酸素、NFκB を介した TNFα シグナルが HFPg マウスで濃縮されていた。また、超音波は直接腸には到達しなかったが、HFPgマウスでは腸内細菌叢を変化させ、細菌の多様性を低下させていた。腸内細菌叢のメタゲノム予測では、原核生物のクエン酸塩サイクルと炭素固定経路が濃縮されていた。また、高脂肪食を摂取したマウスでは、超音波を静脈内注射することで耐糖能、インスリン抵抗性、肝ステアトーシスが低下することがわかった。このように、超音波の輸血はNAFLDに寄与し、腸内細菌叢を変化させていると考えられます。
Many risk factors related to the development of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) have been proposed, including the most well-known of diabetes and obesity as well as periodontitis. As periodontal pathogenic bacteria produce endotoxins, periodontal treatment can result in endotoxemia. The aim of this study was to investigate the effects of intravenous, sonicated () injection on glucose/lipid metabolism, liver steatosis, and gut microbiota in mice. Endotoxemia was induced in C57BL/6J mice (8 weeks old) by intravenous injection of sonicated ; was deactivated but its endotoxin remained. The mice were fed a high-fat diet and administered sonicated (HFPg) or saline (HFco) injections for 12 weeks. Liver steatosis, glucose metabolism, and gene expression in the liver were evaluated. 16S rRNA gene sequencing with metagenome prediction was performed on the gut microbiota. Compared to HFco mice, HFPg mice exhibited impaired glucose tolerance and insulin resistance along with increased liver steatosis. Liver microarray analysis demonstrated that 1278 genes were differentially expressed between HFco and HFPg mice. Gene set enrichment analysis showed that fatty acid metabolism, hypoxia, and TNFα signaling via NFκB gene sets were enriched in HFPg mice. Although sonicated did not directly reach the gut, it changed the gut microbiota and decreased bacterial diversity in HFPg mice. Metagenome prediction in the gut microbiota showed enriched citrate cycle and carbon fixation pathways in prokaryotes. Overall, intravenous injection of sonicated caused impaired glucose tolerance, insulin resistance, and liver steatosis in mice fed high-fat diets. Thus, blood infusion of contributes to NAFLD and alters the gut microbiota.