Role of gut microbial ethanol production in alcohol use disorder and alcohol-associated liver disease

肠道微生物乙醇产生在酒精使用障碍和酒精相关性肝病中的作用

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Excessive alcohol use and alcohol-associated liver disease are two of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. The gut microbiome can modify an individual’s risk for progression of alcohol-associated liver disease via microbe-derived metabolites such as ethanol. Patients with Autobrewery Syndrome (ABS), a condition where dysregulated gut microbiota produce high levels of ethanol that is then absorbed into the bloodstream leading to symptoms of intoxication, are a unique and ideal population for studying the host effects of gut microbial ethanol production. My preliminary data confirms that gut microbiota from ABS patients produce more ethanol in culture than that of their controls. Because chronic alcohol consumption can increase gut permeability, which is associated with persistent psychological symptoms of alcohol withdrawal and increased bacterial translocation to the liver resulting in liver disease progression, we hypothesized that endogenous gut microbial ethanol production could cause similar effects. Indeed, my additional preliminary data demonstrates that gnotobiotic mice humanized with high ethanol-producing gut microbiota from ABS patients demonstrated increased voluntary alcohol use behavior compared with control-humanized mice and increased hepatic inflammatory gene expression. I then confirmed that the gut microbiota of a subset of patients with alcohol use disorder also produce significant amounts of ethanol in culture. These observations have led to my central hypothesis that pathologic gut microbial ethanol production is an independent risk factor for increased alcohol consumption and exacerbation of liver disease. Hence, the aims of this application are to 1) characterize the gut microbiota of patients with ABS and identify microbes responsible for high levels of ethanol production, 2) examine how pathologic gut microbial ethanol production affects host alcohol use and liver disease progression and test antimicrobials as a therapeutic strategy, and 3) establish gut-microbial ethanol production as an independent risk factor for a subset of patients with alcohol use disorder and alcohol-associated liver disease. My proposed studies will advance our understanding of the biological mechanisms that drive ABS and predisposition for increased alcohol use and liver disease progression, and test potential therapies. The proposed research and career development plan, along with my mentors, advisory committee, and resources at the University of California, San Diego, will provide the support and additional training necessary for me to become an independent physician scientist studying the gut-liver-brain axis in an academic research environment.
项目概要/摘要 过量饮酒和酒精相关的肝病是发病率和酒精相关性肝病的两个主要原因 肠道微生物组可以改变个体与酒精相关的进展风险。 患有自酿酒综合症(ABS)的患者会因微生物代谢物(例如乙醇)而患上肝脏疾病。 肠道微生物群失调产生高水平的乙醇,然后被吸收到肠道中 导致中毒症状的血流是研究宿主效应的独特且理想的群体 我的初步数据证实 ABS 患者的肠道微生物产生乙醇。 培养物中的乙醇含量高于对照组,因为长期饮酒会增加肠道菌群。 渗透性,这与酒精戒断的持续心理症状和增加有关 细菌转移到肝脏导致肝脏疾病进展,我们追求内源性肠道 事实上,我的额外初步数据表明,微生物乙醇生产可能会产生类似的影响。 用来自 ABS 患者的高产乙醇肠道微生物群进行人源化的无菌小鼠已证明 与对照人源化小鼠相比,自愿饮酒行为增加,肝功能增加 然后我证实了一部分饮酒患者的肠道微生物群。 这些观察结果导致了我的中心问题。 假设病理性肠道微生物乙醇产生是酒精增加的独立危险因素 因此,本应用的目的是 1) 表征。 ABS 患者的肠道微生物群并确定导致高水平乙醇产生的微生物,2) 检查病理性肠道微生物乙醇产生如何影响宿主酒精使用和肝病进展 并测试抗菌药物作为一种治疗策略,3) 建立肠道微生物乙醇生产作为一种治疗策略 部分患有肝脏酒精使用障碍和酒精相关疾病的患者的独立危险因素。 我提出的研究将增进我们对驱动 ABS 和 酒精使用增加和肝病进展的倾向,并测试潜在的治疗方法。 拟议的研究和职业发展计划,以及我的导师、咨询委员会和资源 加州大学圣地亚哥分校将为我提供必要的支持和额外培训 成为一名独立的医师科学家,在学术研究中研究肠-肝-脑轴 环境。

项目成果

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