《复旦研究:益生菌Akk菌代谢物可能阻止高度近视发展》

2024-09-14
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院竺向佳和卢奕等人对高度近视患者的肠道微生物和代谢物进行了深入研究,发现益生菌Akkermansia的定植以及肠道代谢物吲哚-3-乙酸(3-IAA)的水平与近视的发展密切相关。通过小鼠实验,他们揭示了3-IAA能够促进巩膜中I型胶原蛋白的表达,这有助于维持巩膜的结构完整性。每日补充3-IAA可以帮助高度近视小鼠阻止或减缓巩膜重构导致的近视进展,为新型近视预防和治疗策略的开发提供了可能。

高度近视(HM)通常被定义为等效球镜度数小于或等于-6.00 D或眼轴长度(AL)大于或等于26 mm。患者不仅面临视力下降的风险,还容易罹患青光眼白内障黄斑病变。传统上,人们更关注高度近视对眼睛本身的影响,如视力下降和眼部结构改变,而忽视了其可能与身体其他系统功能失调的关系,这在很大程度上限制了有效干预措施的开发。

巩膜中的细胞外基质(ECM)发生重塑,尤其是I型胶原蛋白的改变,会削弱巩膜的结构框架,导致巩膜变薄和眼轴过度延长,从而诱发高度近视。过去的研究表明,肠道菌群对多种疾病中的胶原蛋白重塑和纤维化有显著影响,例如健康肠道菌群可以防止小鼠心脏过度纤维化,并在压力条件下恢复细胞外基质的完整性。

在这项研究中,竺向佳和卢奕等人招募了来自上海高校的170名参与者,通过16S rRNA基因测序分析了高度近视患者(双眼眼轴长度≥26 mm)的肠道微生物群组成,并与健康对照组(眼轴长度22.00-24.50 mm)进行比较。结果显示,高度近视患者的肠道微生物群组成发生显著变化,与健康对照组相比,Akkermansia、Fusobacteriaceae、Tissierellaceae和Parvimonas等益生菌的定植减少,而Pasteurellaceae和Gemmatimonadetes等细菌的定植增加。

双样本孟德尔随机化(MR)分析显示,Akkermansia与高度近视有显著的因果关系,Akkermansia作为保护因子,其定植丰度与眼轴长度呈负相关。粪菌移植实验也验证了这一点,恢复健康的肠道菌群可以减轻小鼠的近视进展,接受健康人群粪便移植的小鼠屈光不正减少34%,眼轴延长减少51.5%。

代谢组学分析揭示了高度近视患者血浆代谢物的改变,发现3-IAA水平显著下降,且3-IAA水平与眼轴长度呈负相关,与屈光不正呈正相关。小鼠实验结果显示,接受健康人群粪便移植的小鼠3-IAA水平更高,每日补充3-IAA可以将屈光不正减少51.9%,眼轴延长减少35.9%,有效减缓近视引发的巩膜I型胶原蛋白水平下降。

从机制来看,3-IAA能够增加转录因子SP1的表达,促进SP1在I型胶原蛋白α1链(COL1A1)编码基因的启动子区域富集和结合,从而上调COL1A1的转录和表达。

竺向佳和卢奕等人的研究关注高度近视与全身状态的潜在关联,提出了一种新的思路,即高度近视的发展不仅是眼部的局部问题,还涉及肠道与眼部间的复杂相互作用。这一发现让我们对高度近视相关的眼-肠轴有了更深的理解,未来或可通过重塑肠道微生物群或补充特定代谢物如3-IAA,来延缓甚至逆转高度近视。

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