2型糖尿病小鼠模型构建及其口腔菌群变化与干预研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:datoufangyuan
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背景及目的:2型糖尿病是一类胰岛β细胞功能障碍和靶器官胰岛素抵抗引起的高血糖的慢性代谢疾病,其病因复杂,与遗传及环境因素密切相关。目前,2型糖尿病动物模型的构建,主要有自发突变型、基因工程型以及诱导型等,其中基于高脂饮食诱导的胰岛素抵抗联合小剂量化学药物诱导的胰岛素分泌受损构建的模型,被公认为能够较好模拟人类2型糖尿病及其并发症发生发展的实验动物模型。口腔菌群是人体中仅次于肠道菌群的第二大菌群,在维持口腔健康及全身健康等方面起重要作用。多项研究表明糖尿病病人的口腔菌群发生了改变。高脂饮食联合腹腔注射链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)构建的2型糖尿病小鼠肠道菌群可发生稳态失衡,但是在该型糖尿病小鼠模型中口腔菌群变化及其干预尚缺乏研究。本研究首先通过高脂饮食联合STZ腹腔注射构建出2型糖尿病小鼠模型,并通过动态监测小鼠空腹血糖、体重以及进食饮水量等指标评价该模型的稳定性;然后通过16S r RNA测序结合细菌培养法,揭示该模型口腔菌群的动态变化趋势;最后,通过检测相关因子的变化初步探索血链球菌对该模型口腔创伤的影响,为研究糖尿病状态下口腔微生物稳态与健康维持提供实验依据。方法:1.利用高脂饮食联合STZ腹腔注射构建2型糖尿病小鼠模型,然后每周1次对糖尿病小鼠和正常小鼠的空腹血糖以及体重进行测量,同时记录两组小鼠的进食饮水情况。通过监测这些指标确定糖尿病小鼠模型的可靠性和稳定性。2.利用无菌拭子收集小鼠口腔菌群样本,提取DNA并进行16S r RNA测序,同时分别在血链球菌选择性培养基和变异链球菌选择性培养基上进行菌落计数。3.通过分析第4周糖尿病小鼠(DM-4组)和正常小鼠(N组)口腔菌群构成的差异,探索糖尿病小鼠口腔菌群构成改变;通过比较第8周糖尿病小鼠(DM-8组)与第4周糖尿病小鼠(DM-4组)口腔菌群构成的差异来研究糖尿病进展过程中口腔菌群构成的改变。4.在糖尿病小鼠模型构建成功4周时,随机选取糖尿病小鼠再进行为期4周的口腔血链球菌干预(DM-S组),探索血链球菌是否影响糖尿病小鼠口腔菌群构成;然后在小鼠腭部创伤形成与愈合过程中,通过酶联免疫吸附试验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)水平变化,并利用实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,q RT-PCR)检测口腔创伤组织的局部炎症因子变化。结果:1.用高脂饮食联合STZ腹腔注射成功构建了2型糖尿病小鼠模型,与正常小鼠相比,其空腹血糖显著升高,且均高于11.1 mmol/L,达到糖尿病小鼠的成模标准;体重呈现显著下降,随着小鼠周龄增加,与正常对照组之间的体重差值呈现明显增大趋势;同时较正常对照组,出现了饮水量呈倍数增多以及持续性进食量与尿量增多,说明利用此方法能成功构建稳定可靠的2型糖尿病小鼠模型。2.在糖尿病模型构建成功后第4周,利用16S r RNA测序检测DM-4组与N组小鼠口腔菌群的构成变化。α多样性分析显示两组小鼠口腔菌群在多样性及丰富度上无显著差异,而β多样性分析显示DM-4组小鼠口腔菌群结构与N组小鼠存在差异,物种组成分析以及LEf Se分析显示DM-4组小鼠口腔菌群中链球菌属(Streptococcus)相对丰度显著上升,细菌培养法进一步发现其中的变异链球菌相对丰度显著升高,而血链球菌相对丰度则降低。此外,还发现了孪生球菌属(Gemella)以及凝聚杆菌属(Aggregatibacter)相对丰度显著下降。3.利用16S r RNA测序结合细菌培养法,对小鼠糖尿病进展过程中第8周与第4周的口腔菌群差异进行分析发现,随着糖尿病的进展,菌群的Simpson指数显著上升,菌群结构发生改变;物种组成分析结果提示口腔菌群中出现链球菌属(Streptococcus)丰度显著下降,葡萄球菌属(Staphylococcus)和肠球菌属(Enterococcus)丰度也有所下降,而孪生球菌属(Gemella)以及盐单胞菌属(Halomonas)丰度上升等动态变化。4.经过4周口腔血链球菌干预后,α多样性分析和β多样性分析均提示小鼠口腔菌群结构发生改变,物种组成分析以及LEf Se分析显示小鼠口腔菌群中链球菌属(Streptococcus)、Ralstonia等丰度增加,而孪生球菌属(Gemella)、气球菌属(Aerococcus)等丰度减少,细菌培养法提示变异链球菌显著减少,而血链球菌显著增多。在此基础上口腔创伤形成后,ELISA结果显示血清CRP水平无明显变化,但q RT-PCR结果显示创伤组织的局部促炎因子水平下降。结论:利用高脂饮食结合STZ腹腔注射可以成功构建稳定的2型糖尿病小鼠模型。该模型出现了阶段性的以链球菌属(Streptococcus)相对丰度显著上升为代表的口腔菌群构成变化,其中主要表现为变异链球菌增多而血链球菌减少。在对糖尿病小鼠进行口腔血链球菌干预后,可致变异链球菌丰度显著下降,并可降低口腔局部创伤的炎症反应。
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