The positive impact of Kineothrix alysoides, a gut commensal microbe, on host obesity and liver health

Abstract

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is characterized by fat accumulation in the liver without alcohol consumption and is the most common chronic liver diseases globally. NAFLD can progress from fatty liver to steatohepatitis, cirrhosis, and even liver carcinoma. Although NAFLD is regarded as a highly fatal disease, no drug has yet been approved for its treatment. NAFLD substantially correlates with obesity, and several anti-obesity pharmacotherapies can alleviate NAFLD by adjusting cholesterol and triglyceride levels. However, exclusive therapies for treating NAFLD are required as anti-obesity medications can cause adverse effects through undesirable mechanisms. Accumulating evidence has revealed significant interactions between gut microbiota and several organs, including the gut-liver axis, and studies have reported that gut microbiota manipulation alleviates and prevents the occurrence and progression of NAFLD. In this study, we investigated the mechanisms underlying the effects of the gut microbiome on lipid metabolism in the liver and the potential of a gut microbe to attenuate NAFLD and compared the gut microbiome composition between normal chow (NC)- and high-fat (HF)-fed mice. Kineothrix alysoides (K. alysoides) and Turicibacter sanguinis (T. sanguinis) were decreased in the gut microbiome of HF-fed mice, compared with NC-fed mice. HF-fed mice treated with K. alysoides displayed enhanced intestinal integrity, decreased lipogenesis and inflammation, and weight loss, contrary to HF-fed mice treated with T. sanguinis. Furthermore, K. alysoides treatment significantly attenuated NAFLD even in HF and high fructose (HFHF)-fed mice with advanced liver damage. Our findings highlight the significance of K. alysoides in restoring gut health and facilitating lipid metabolism. 비알코올성 지방간 질환(Non-alcoholic Fatty Liver Disease, NAFLD)은 알코올 섭취 없이 간에 지방이 축적되어 발생하며, 전세계적으로 문제되는 만성 간 질환 중 하나다. NAFLD는 지방간에서 지방간염, 간경화증, 간암으로도 이어질 수 있지만, 현재까지 치료제로 승인된 약물은 없다. 이 질환은 비만과 밀접한 관련이 있어, 항비만 약물로 콜레스테롤과 중성지방 수치를 조절하여 완화할 수 있다. 그러나 항비만 약물은 예기치 못한 부작용을 초래하기도 한다. 많은 연구를 통해, 장과 다른 기관이 서로 연관되어 있다는 것이 밝혀지면서, 장내 미생물을 활용하여 NAFLD를 예방 및 완화한 연구 결과들이 발표되고 있다. 본 연구는 장내 미생물이 간내 지방 대사에 미치는 영향을 알아보고, 일반 사료와 고지방 사료를 먹인 마우스 장내 미생물을 비교함으로써, NAFLD를 완화하는 미생물을 찾고자 했다. 일반 사료를 먹인 마우스 대비, 고지방 사료를 먹인 마우스 장내에서 Kineothrix alysoides와 Turicibacter sanguinis가 감소한 것을 확인했다. 마우스에 고지방 사료와 두 균주를 동시에 처리했을 때, K. alysoides 처리 그룹에서 intestinal integrity는 증가하고, lipogenesis와 inflammation은 감소했으며, 몸무게도 일부 감소했다. 게다가, 간 손상을 가속화하기 위해 고지방 사료와 과당을 먹인 마우스에서도 K. alysoides 처리가 유의미하게 NAFLD를 완화했다. 본 연구 결과는 장 건강 회복 및 지방 대사에서의 K. alysoides 중요성을 강조하고자 한다.