宏基因组联合UPLC-Q-TOF-MS/MS探讨地塞米松对大鼠肺炎的作用机制

[目的]基于多组学技术,探讨地塞米松(Dex)能否通过调节肠道菌群及代谢物治疗肺炎.[方法]将18只Sprague-Dawley大鼠随机均分为对照(Control)组、模型(Model)组和地塞米松(Dex)组,每组6只,除Control组外,余下两组持续使用4 mg/kg的脂多糖(LPS)腹腔注射7 d建立大鼠肺炎模型.然后Dex组给予2 mg/kg的Dex灌胃治疗12 d,余下两组均连续灌胃等量的无菌PBS缓冲液12 d.第19 d时收集大鼠的肺组织、血浆、粪便和肠道内容物.苏木精-伊红(H&E)染色和Bio-plex悬浮芯片系统评价Dex的药效.宏基因组测序和超高效液相色谱串联四极杆飞行时间高分辨率质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)技术分别测定大鼠的肠道菌群和代谢物.[结果]H&E染色结果显示Model组大鼠肺组织炎症细胞浸润增加,肺泡间隔增大,肺泡出血,给予Dex治疗后肺组织病变得以缓解.与Control组相比,Model组中的3种炎症因子TNF-α(P<0.0001)、IL-1α(P=0.0096)和IL-6(P<0.0001)含量升高,Dex治疗后能降低3种炎症因子水平.综上所述,Dex给药能有效的缓解肺炎大鼠的症状.宏基因组分析表明3组大鼠的肠道菌群结构改变,与Model组相比,Dex组厚壁菌门的相对丰度升高,厚壁菌门/拟杆菌门比例增加,双歧杆菌科、毛螺菌科和乳酸杆菌科积累.多变量统计分析显示Model组和Dex组极大的分离,揭示代谢轮廓改变.此外,Model组与Dex组筛选出69个(P<0.05)差异代谢物,包括Model组中上调的38个代谢物和Dex组上调的31个代谢物,这些差异代谢物主要参与了亚油酸代谢、色氨酸代谢和初级胆汁酸生物合成这3条代谢通路.[结论]我们证明了Dex对肺炎大鼠的有益作用,与此同时,宏基因组学联用UPLC-Q-TOF-MS/MS非靶标代谢组学,揭示了Dex通过调节肠道菌群和宿主代谢物治疗LPS诱导的大鼠肺炎,本研究可能为Dex治疗大鼠肺炎的作用机制提供新见解.