《Journal of Advanced Research》：Gut microbiota dysbiosis transmits deoxynivalenol toxicity and triggers liver inflammation
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本研究针对脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）暴露如何通过肠道菌群失调诱发肝脏炎症这一关键科学问题，通过小鼠口服暴露和粪便微生物移植（FMT）模型，结合16S rRNA测序与转录组学分析，揭示了DON通过破坏肠道屏障、改变菌群结构（如富集Alloprevotella和Pseudomonas）、激活TLR4/MyD88/NF-κB通路，从而驱动肝脏炎症的完整机制。该研究首次证实菌群失调可独立于DON直接暴露触发肝损伤，为理解霉菌毒素的“肠-肝轴”毒性提供了新视角。
在全球范围内， cereals（谷物）及其制品容易被霉菌污染，其中由镰刀菌属（Fusarium）产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol, DON）是最为常见的食品污染性霉菌毒素之一。这种毒素稳定性高，难以在食品加工过程中被彻底清除，因此极易通过食物链进入人体或动物体内。DON的毒性广泛，可引起胃肠道不适、免疫抑制、氧化应激，尤其值得注意的是，它会对肝脏造成损伤，引发肝脏炎症。然而，长期以来，关于DON如何从肠道这一最初接触部位，将毒性信号传递到远端的肝脏，其具体机制并不十分清楚。肠道是人体最大的免疫器官，也是数万亿微生物的家园，这些微生物统称为肠道菌群。它们不仅帮助消化，更在调节宿主免疫和维持肠道屏障功能中扮演着核心角色。近年来，“肠-肝轴”的概念日益受到重视，它描述了肠道与肝脏之间通过门静脉系统、胆汁酸循环、免疫细胞和微生物代谢产物等进行双向沟通的复杂网络。当这个轴心因外源性物质（如DON）而失调时，便可能引发一系列健康问题。那么，DON是否正是通过扰乱肠道菌群，进而沿着“肠-肝轴”对肝脏发起攻击的呢？为了解答这个问题，研究人员在《Journal of Advanced Research》上发表了他们的最新研究成果。
为了深入探究DON的毒性机制，研究人员设计了一套严谨的实验方案。他们首先使用了SPF级昆明小鼠作为模型动物，通过每日灌胃给予不同剂量（2 mg/kg bw和4 mg/kg bw）的DON，持续30天，模拟慢性DON暴露。随后，他们采用了粪便微生物移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）这一关键技术，将经过DON处理的小鼠的肠道菌群移植到经过抗生素预处理、自身菌群被清除的“伪无菌”受体小鼠体内。这样做的目的是为了区分DON的直接毒性作用与其引发的菌群失调所间接导致的效果。研究过程中，综合运用了组织病理学分析（H&E染色）、酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清炎症因子和脂多糖（LPS）水平、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和蛋白质印迹（Western Blot）分析基因和蛋白表达、以及16S rRNA基因扩增子测序和肝脏转录组测序（RNA-Seq）等高通量技术，从表型、分子到微生物群落和基因转录水平进行了多层次、全方位的解析。
DON破坏肠道屏障完整性并驱动肠道菌群致病性转变
研究人员发现，DON暴露，特别是高剂量（4 mg/kg bw）组，会导致小鼠体重增长减缓，食物摄入量减少，并出现嗜睡甚至死亡。组织学检查显示，DON引起了结肠黏膜结构的显著破坏，包括黏膜变薄、绒毛排列紊乱和炎症细胞浸润。在分子水平上，肠道紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达量显著下调，表明肠道屏障功能受损。同时，血清中促炎细胞因子IL-1β和TNF-α水平升高，而抗炎因子IL-10水平降低，提示全身性炎症反应被激活。对盲肠内容物的微生物分析进一步揭示，DON暴露造成了肠道菌群失调，表现为微生物物种丰富度（Chao1指数）下降和群落结构发生显著改变。值得注意的是，一个与黏液降解相关的菌属——Alloprevotella——在DON处理组中显著富集。
DON通过TLR4/MyD88通路诱导肝脏炎症和微生物失调
研究结果表明，DON暴露同样对肝脏产生了显著影响。高剂量DON处理组小鼠的血清中指示肝损伤的指标——天门冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性显著升高。肝脏组织切片观察到肝细胞排列紊乱和炎症细胞浸润。分子机制研究显示，肝脏中TLR4、MyD88等关键炎症通路基因的mRNA和蛋白表达水平上调，表明TLR4/MyD88/NF-κB信号通路被激活。此外，血清中LPS水平也呈剂量依赖性增加，暗示肠道来源的内毒素可能易位入血。令人惊讶的是，对肝脏组织本身进行的微生物测序发现，其菌群丰富度也因DON暴露而降低，并且机会性致病菌Pseudomonas（假单胞菌属）呈现出增加的趋势。
来自DON暴露小鼠的FMT在受体中重现肠道和肝脏炎症
这是本研究最关键的验证环节。研究人员将DON暴露小鼠的肠道菌群移植给受体小鼠后，即使受体小鼠本身从未直接接触过DON，它们也出现了与供体小鼠相似的病理表型。受体小鼠的结肠显示屏障功能受损（ZO-1和Occludin表达下降），血清中促炎因子（IL-6, TNF-α）水平升高，抗炎因子IL-10水平降低，同时血清AST、ALT和LPS水平也显著上升。肝脏组织同样出现了轻微的炎症浸润和TLR4/MyD88通路相关蛋白的表达增加。微生物分析证实，供体小鼠的菌群特征，包括Alloprevotella在盲肠的富集和Pseudomonas在肝脏的增多，成功地被移植并稳定定植于受体小鼠体内。这一结果强有力地证明，DON所诱导的肠道菌群失调本身，就足以独立地引发肝脏炎症。
相关性分析识别出DON诱导的肠道和肝脏炎症的候选微生物驱动因子
为了更精确地找出哪些微生物与炎症指标相关，研究人员进行了Spearman相关性分析。结果发现，盲肠中Alloprevotella的丰度与血清LPS水平呈显著正相关，支持了其可能通过降解黏液、增加肠道通透性来促进内毒素易位的假设。而在肝脏中，Pseudomonas的丰度与促炎因子IL-1β和MyD88的表达呈正相关，提示它可能直接参与了肝脏免疫反应的放大。
转录组分析揭示DON及其菌群调控的免疫和炎症相关通路
对肝脏组织的转录组测序分析发现，DON直接暴露引起了大量基因表达差异，这些基因富集在非酒精性脂肪肝病（NAFLD）、mTOR信号通路、自噬等与代谢和炎症密切相关的通路。而通过FMT介导的菌群失调，则主要影响了与免疫反应相关的通路，如JAK-STAT信号通路、自然杀伤细胞介导的细胞毒性等。对两组差异表达基因重叠部分的分析，进一步凸显了Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路等在DON毒性机制中的核心地位。
研究结论与意义
本研究通过系统的实验设计，清晰地勾勒出DON引发肝脏炎症的完整通路：DON进入机体后，首先破坏肠道菌群平衡，导致特定细菌（如Alloprevotella）增殖，进而损伤肠道屏障功能；受损的肠道允许内毒素（如LPS）等微生物产物进入血液循环，通过门静脉到达肝脏；在肝脏，这些物质与可能易位而来的机会致病菌（如Pseudomonas）共同激活肝细胞和免疫细胞上的TLR4受体，启动MyD88/NF-κB信号级联反应，最终导致肝脏炎症的发生。
该研究的重大意义在于，它首次利用FMT模型直接证实了肠道菌群失调在DON肝毒性中扮演着独立的、因果性的角色，而不仅仅是DON暴露伴随的现象。这不仅深化了我们对霉菌毒素毒性机制的理解，将关注点从毒素本身扩展到了宿主共生的微生物群落，也为预防和干预DON相关健康风险提供了新的思路。例如，针对Alloprevotella等关键有害菌群进行精准调控，或者利用益生菌、益生元来维护肠道屏障和菌群平衡，有望成为减轻DON毒性的潜在策略。总之，这项研究为解析环境毒素通过“微生物群-肠-肝轴”影响宿主健康提供了重要的理论依据和实验证据，具有深远的科学价值和潜在的转化应用前景。
