论文解读| Jie Chen / Yuting Wang教授团队揭示维生素A缺乏对结肠上皮屏障功能的影响

维生素A对调节肠道菌群和肠道屏障功能至关重要。短链脂肪酸 (SCFAs) 作为肠道微生物的代谢产物，可以保护生理性肠道屏障。然而，在维生素A缺乏（VAD）的情况下，SCFAs的水平会受到影响，进而影响肠道屏障的完整性。因此，研究VAD如何影响SCFAs以及SCFAs如何调节结肠上皮屏障的完整性具有重要意义。

来自重庆医科大学附属儿童医院的Jie Chen/ Yuting Wang教授团队在本刊发表了题为“Vitamin A deficiency suppresses CEACAM1 to impair colonic epithelial barrier function via downregulating microbial-derived short-chain fatty acids”的研究论文。该研究探讨了VAD对SCFAs产生的影响以及SCFAs如何通过调节结肠上皮细胞黏附分子1（CEACAM1）来影响结肠上皮屏障功能。

1、VAD损害后代大鼠结肠上皮屏障功能，并可被产后补充维生素A所逆转

研究团队构建了维生素A缺乏症（VAD）大鼠模型，并对其后代进行产后维生素A补充（VAS）。研究发现，VAD组大鼠结肠上皮细胞的桥粒连接长度缩短，纤维丝松弛，而VAS组大鼠的桥粒连接得到有效保护（图1C）。此外，VAD组大鼠血清二胺氧化酶（DAO）浓度显著高于维生素A正常（VAN）组和VAS组大鼠，表明VAD导致肠道通透性增加，而VAS可降低肠道通透性（图1F）。

图1 VAD和VAS对体重和结肠上皮屏障完整性的影响（原文中Figure 1）。

2、VAD调节肠道菌群结构

通过16S rDNA基因测序，研究团队VAD组大鼠肠道菌群组成与VAN组和VAS组存在显著差异，且α多样性指标如Ace、Chao和Sobs指数均显著降低（图2）。

图2 VAD和VAS对肠道菌群结构的影响（原文中Figure 2）。

3、VAD对SCFAs含量的影响

VAD组大鼠的SCFAs产生菌的相对丰度显著低于VAN组大鼠，而VAS组大鼠的这些细菌相对丰度得到恢复。进一步研究显示，VAD组大鼠结肠内容物中总SCFAs的数量显著减少，特别是乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、异丁酸盐、戊酸盐和异戊酸盐的含量。通过产后VA补充（VAS），这些变化得到了恢复（图3）。

图3 VAD和VAS对短链脂肪酸的影响（原文中Figure 4）。

4、VAD对结肠基因表达的影响

转录组测序显示，VAD和VAS显著影响了结肠基因的表达，特别是与肠道屏障功能相关的基因。VAD组中细胞粘附分子1（CEACAM1）的表达水平下调，而组蛋白去乙酰化酶1（HDAC1）和HDAC3的表达水平上调。VAS可以逆转这些变化，恢复CEACAM1的表达水平（图4）。

图4 VAD和VAS对后代结肠组织中CEACAM1和HDACs表达的影响（原文中Figure 6）。

5、丁酸盐对CEACAM1表达的调控

在Caco-2细胞中，丁酸盐处理显著抑制了HDAC3在CEACAM1基因启动子上的富集，从而诱导其表达（图5）。这表明丁酸盐通过抑制HDAC3来促进CEACAM1的表达，进而增强结肠上皮屏障功能。

图5 丁酸盐抑制了HDAC3对Caco-2细胞中CEACAM1启动子的招募（原文中Figure 7）。

6、总结

总之，本研究揭示了VAD对后代大鼠肠道菌群和结肠上皮屏障功能的负面影响，并阐明了SCFAs和HDACs在其中的关键作用。产后VAS可有效逆转VAD导致的肠道菌群失调和SCFAs降低，从而提高CEACAM1表达水平，增强结肠上皮屏障功能，为VAD的治疗提供了新的思路。

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304223002064

引用这篇文章：

Yan J, Xiao L, Feng D, et al. Vitamin A deficiency suppresses CEACAM1 to impair colonic epithelial barrier function via downregulating microbial-derived short-chain fatty acids. Genes Dis. 2024;11(2):1066-1081.