Обективен Неалкохолната мастна чернодробна болест (NAFLD), свързана с хепатоцелуларен карцином (HCC), е нарастваща тежест за здравеопазването в световен мащаб. Изследвахме ролята на диетичния холестерол в стимулирането на NAFLD – HCC чрез модулиране на чревната микробиота и нейните метаболити.

свързания

Дизайн Диетата с високо съдържание на мазнини/висок холестерол (HFHC), с високо съдържание на мазнини/ниско съдържание на холестерол или нормална чау е хранена с мъжки кошари C57BL/6 за 14 месеца. Лекарството за понижаване на холестерола аторвастатин се прилага на мишки, хранени с HFHC. Без микробни мишки бяха трансплантирани изпражнения от мишки, хранени с различни диети, за да се определи пряката роля на холестерол-модулираната микробиота в NAFLD-HCC. Чревната микробиота се анализира чрез 16S rRNA секвениране и серумни метаболити чрез течна хроматография-масспектрометрия (LC-MS) метаболомен анализ. Фекалните микробни състави бяха изследвани при 59 пациенти с хиперхолестеролемия и 39 здрави контроли.

Резултати Високият хранителен холестерол води до последователно прогресиране на стеатоза, стеатохепатит, фиброза и в крайна сметка HCC при мишки, едновременно с инсулинова резистентност. Индуцираното от холестерол NAFLD – HCC образуване е свързано с дисбиоза на чревната микробиота. Съставът на микробиотата се групира отчетливо по етапите на стеатоза, стеатохепатит и HCC. Mucispirillum, Desulfovibrio, Anaerotruncus и Desulfovibrionaceae се увеличават последователно; докато Bifidobacterium и Bacteroides са изчерпани при мишки, хранени с HFHC, което се потвърждава при пациенти с хиперхолестеремия при хора. Променени в храната бактериални метаболити, индуцирани от холестерола, включително повишена таурохолова киселина и намалена 3-индолепропионова киселина. Без микробни мишки, изследвани с изпражнения от мишки, хранени с HFHC, се проявява чернодробно натрупване на липиди, възпаление и клетъчна пролиферация. Нещо повече, аторвастатин възстановява индуцираната от холестерола чревна микробиота дисбиоза и напълно предотвратява развитието на NAFLD-HCC.

Заключения Диетичният холестерол стимулира формирането на NAFLD – HCC чрез индуциране на промяна на чревната микробиота и метаболитите при мишки. Инхибиращата холестерол терапия и манипулацията на чревната микробиота могат да бъдат ефективни стратегии за превенция на NAFLD-HCC.

  • диетични фактори
  • мастен черен дроб
  • неалкохолен стеатохепатит
  • чревна микробиология

Това е статия с отворен достъп, разпространявана в съответствие с лиценза Creative Commons Attribution Non Commercial (CC BY-NC 4.0), който позволява на другите да разпространяват, ремиксират, адаптират, надграждат тази работа с нетърговска цел и да лицензират своите производни произведения на различни условия, при условие че оригиналната творба е правилно цитирана, даде се подходящ кредит, всички направени промени са посочени и използването е некомерсиално. Вижте: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

Статистика от Altmetric.com

Значение на това проучване

Това, което вече е известно по този въпрос?

Неалкохолната мастна чернодробна болест (NAFLD), свързана с хепатоцелуларен карцином (HCC), е нарастваща тежест за здравеопазването в световен мащаб.

Холестеролът е основна липотоксична молекула.

Какви са новите открития?

Диета с високо съдържание на мазнини и високо съдържание на холестерол (HFHC) спонтанно и последователно предизвиква затлъстяване на черния дроб, стеатохепатит, фиброза и развитие на NAFLD – HCC, докато диетата с ниско съдържание на холестерол и мазнини предизвиква само чернодробна стеатоза при мъжки мишки.

Индуцираното от хранителния холестерол образуване на NAFLD – HCC е свързано с дисбиоза на чревната микробиота. Съставът на микробиотата се променя по време на етапите на формиране на NAFLD – HCC: последователно се увеличават Mucispirillum, Desulfovibrio, Anaerotruncus и Desulfovibrionaceae; докато Bifidobacterium и Bacteroides са изчерпани при мишки, хранени с HFHC, което се потвърждава при пациенти с хиперхолестеремия при хора.

Промяна на бактериалните метаболити в червата, включително повишена серумна таурохолова киселина (TCA) и изчерпана 3-индолепропионова киселина (IPA) е установена при NAFLD – HCC. IPA инхибира индуцираното от холестерола липидно натрупване и клетъчна пролиферация, докато TCA влошава индуцираното от холестерола натрупване на триглицериди в човешката нормална обезсмъртена хепатоцитна клетъчна линия.

Без микробни мишки, обезвредени с изпражнения от мишки, хранени с HFHC, проявяват чернодробно натрупване на липиди, възпаление и клетъчна пролиферация, в съгласие с феномени на мишки донори.

Лечението с антихолестерол възстановява диетичната микробиота на чревната индуцирана от холестерола диета и напълно предотвратява образуването на NAFLD – HCC.

Как може да се отрази на клиничната практика в обозримо бъдеще?

Нашите открития показват, че антихолестеролното лекарство и манипулацията на чревната микробиота могат да представляват ефективни стратегии за предотвратяване на NAFLD-HCC.

Въведение

Чревната микробиота има симбиотична връзка със своя гостоприемник и допринася за хранителни вещества и енергия чрез метаболизиране на диетични компоненти, включително холестерол в дебелото черво.9 Няколко проучвания предполагат, че чревният микробиом представлява фактор на околната среда, допринасящ за развитието на NAFLD и прогресията му към NAFLD –HCC.10, 11 Метаболити, получени от микроби, като жлъчна киселина, късоверижни мастни киселини и триметиламин и сигналните пътища, които те засягат, могат да допринесат за развитието на NAFLD.12 13 По-специално 3- (4-хидроксифенил) лактат, а метаболитът, получен от чревния микробиом, има споделен генен ефект както с чернодробната стеатоза, така и с фиброзата.14 Освен това се съобщава за изменение на профила на чревната микробиота от хранителния холестерол.15 Въпреки това, дали дисбиозата на чревната микробиота е причина или ефект от диетичния холестерол индуцирана прогресия на NASH и NAFLD – HCC остава неясна.

Настоящото проучване беше проведено, за да се определи ролята и свързаните с него молекулярни механизми на диетичния холестерол в развитието на NAFLD-HCC. Установихме, че диетичният холестерол причинява спонтанно образуване на NAFLD-HCC чрез индуцирани от холестерола промени в чревната микробиота и метаболомични промени. Инхибирането на холестерола възстановява микробиотата на червата и напълно предотвратява развитието на NAFLD – HCC.

Материали и методи

Животни и диети

Мъжете C57BL/6 диви тип отпадъци (на възраст 8 седмици) са били хранени с нормална чау (NC, 18% мазнини, 58% въглехидрати, 24% протеин, 0% холестерол), диета с високо съдържание на мазнини/ниско съдържание на холестерол (HFLC, 43,7 % мазнини, 36,6% въглехидрати, 19,7% протеини, 0,013% холестерол) или диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол (HFHC, 43,7% мазнини, 36,6% въглехидрати, 19,7% протеини, 0,203% холестерол) (Специални храни, Glen Forrest, WA) ad libitum за 14 месеца. Мишките също бяха хранени с HFLC или HFHC в продължение на 3, 8,10 и 12 месеца (п = 8-19 на група). В допълнителни експерименти аторвастатин (20 mg/kg) се прилага на мишки, хранени с HFHC, след 7 месеца започване на диетата и продължава още 7 месеца (n = 10 на група). Мишките бяха държани на 12/12 часа цикъл светлина/тъмнина. В експерименталните крайни точки мишките бяха на гладно и бяха събрани серум/тъкани.16 Теглото на тялото и теглото на висцералните мазнини бяха записани. Черният дроб бързо се изрязва и претегля. Бяха оценени наличието и размерите на повърхностните възли. HCCs бяха потвърдени хистологично както от грубо, така и от хистологично очевидни възли. Чернодробните тумори бяха изолирани, бързо замразени в течен азот и съхранявани при -80 ° C за по-нататъшни експерименти. Проби от изпражнения на мишки бяха събрани за бактериално секвениране на 16S рРНК гени и орално сонда.

C57BL/6 мъжки без микроби мишки (7 седмици) бяха отгледани в катедрата по лабораторни животински науки в Третия военномедицински университет в Чунцин, Китай. Възрастни мишки (на възраст 8 седмици) са разделени на три групи (11-28 мишки на група) и са изследвани два пъти на 0 и 7 месеца с изпражнения, получени от конвенционални мишки, хранени с NC, HFLC, HFHC или HFHC мишки, лекувани с аторвастатин за 14 месеци. Накратко, 1 g проби от изпражнения се хомогенизират в 5 ml физиологичен разтвор, буфериран с фосфат (PBS). След това мишките получатели бяха трансплантирани с 200 μL суспензия чрез стомашен сондаж. Мишки от всяка група бяха произволно избрани и умъртвени на 8, 10 или 14 месеца след трансплантацията.

Допълнителни методи са предоставени в онлайн допълнителен файл 1.

Допълнителен материал

Резултати

Диетичният холестерол стимулира развитието на NAFLD – HCC спонтанно

За да се изследва ролята на диетичния холестерол в еволюцията на стеатоза, NASH, фиброза и последващи NAFLD – HCC, мишките се хранят с HFHC, 17 HFLC или NC. Серумното ниво на алфа-фетопротеин (AFP, маркер за рак на черния дроб) се наблюдава в различни часови точки (3, 8, 10, 12 и 14 месеца). Повишено ниво на AFP се наблюдава на 10-ия месец (107,1 ± 127,9 ng/ml), който допълнително се увеличава на 12-ия месец (151,6 ± 129,3 ng/ml) и 14-ия месец (174,2 ± 203,1 ng/ml) при мишки, хранени с HFHC в сравнение с HFLC (50,9 ± 7,5 ng/mL в HFLC) или NC (59,7 ± 20,9 ng/mL) на месец 14 (фигура 1А). Ядрено-магнитен резонанс показва чернодробни тумори при HFHC-хранени мишки, но не и при HFLC-хранени или NC-хранени мишки на месец 14 (фигура 1В). След това мишките бяха събрани на месец 14. Чернодробни тумори бяха идентифицирани при 68% (13/19) от мишките, хранени с HFHC, но не и при мишки, хранени с HFLC или NC диета (фигура 1С). Хистологичното изследване на чернодробни секции потвърди, че всички чернодробни тумори са HCC (фигура 1C) със среден брой 2,7 ± 2,6 HCC на мишка и максимален диаметър на тумора 4,1 ± 5,0 mm. Чернодробните участъци на HFHC-хранени мишки имат значително повече Ki-67 положителни клетки в сравнение с HFLC-хранени мишки, което показва повишена клетъчна пролиферация при HFHC-хранени мишки (фигура 1С) Тези резултати показват, че диетичният холестерол може спонтанно да индуцира образуването на NAFLD-HCC.