论文部分内容阅读
背景和目的
肠道菌群与IBD的发病相关,但对其作用机制的了解有限。胆汁酸作为宿主和肠道菌群重要的共代谢产物之一,可能参与肠道炎症的发生和发展。发掘有益的共生菌群和关键胆汁酸,是控制肠道炎症的新兴治疗策略。本研究使用不同的抗生素处理小鼠,比较不同抗生素处理对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导小鼠实验性结肠炎的影响,并找出影响结肠炎症的关键胆汁酸及其相关的代谢细菌。
方法
将6-8周龄的C57BL/6J雌性小鼠随机分成五组:对照组,结肠炎模型组,头孢曲松钠组、万古霉素组、亚胺培南+万古霉素组。对于结肠炎模型组,使用3%DSS诱导小鼠实验性结肠炎;对于抗生素处理的三组小鼠,分别使用不同的抗生素(头孢曲松钠、万古霉素、亚胺培南+万古霉素)进行处理,同时使用3%DSS诱导小鼠实验性结肠炎。在处理期间,每天记录小鼠体重和粪便性状,并检测粪便隐血情况,计算疾病活动指数(DAI)。7天后处死小鼠,取出全结肠及粪便,一部分结肠做成swissroll,固定后做成石蜡切片,进行HE染色和组织学评分;另一部分用于WB及qPCR的检测。使用液相色谱-质谱串联法检测粪便胆汁酸,使用16SrRNA基因测序检测粪便标本的菌群构成。通过多元统计分析寻找关键差异胆汁酸,并通过相关性分析确定肠道菌群与胆汁酸代谢相关关系。最后在小鼠结肠炎模型中,验证关键差异胆汁酸处理对小鼠结肠炎症的影响。
结果
与对照组相比,结肠炎模型组及各抗生素处理组的小鼠都产生了结肠炎症的表现:体重下降、DAI升高、全结肠长度减少、结肠炎症组织学评分升高、炎症因子mRNA的表达量升高。但是,各抗生素处理组相对于模型组来说,其结肠炎症程度更轻。与对照组相比,有/无抗生素处理的结肠炎小鼠表现出不同的粪便胆汁酸代谢组和微生物组的变化。与对照组相比,模型组胆酸(CA)、鼠胆酸(MCA)、石胆酸(LCA)、熊去氧胆酸(UDCA)和牛磺石胆酸(TLCA)显著升高,而脱氧胆酸(DCA)和牛磺脱氧胆酸(TDCA)显著降低;抗生素处理可使结肠炎小鼠CA、CDCA、MCA、LCA和DCA显著降低,同时使牛磺胆酸(TCA)、牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)和牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)显著增高。通过OPLS-DA分析计算变量投影重要性(VIP),识别出五组之间差异的五种关键胆汁酸LCA,αMCA,UDCA,TDCA,βMCA(VIP>1),其中LCA在五组间的改变程度最大(VIP=2.5)。同时,通过分析肠道菌群和胆汁酸变化情况,我们确定了粪便中差异胆汁酸含量与特定细菌菌属的相关性。进一步的动物实验证实了差异胆汁酸LCA在小鼠实验性结肠炎中的促炎作用。
结论
本研究确定了与抗生素相关的肠道菌群和胆汁酸代谢组学特征,证明了抗生素可通过改变肠道菌群的胆汁酸代谢抑制结肠炎症的发展,提示肠道菌群胆汁酸代谢可作为结肠炎症的治疗靶点。
肠道菌群与IBD的发病相关,但对其作用机制的了解有限。胆汁酸作为宿主和肠道菌群重要的共代谢产物之一,可能参与肠道炎症的发生和发展。发掘有益的共生菌群和关键胆汁酸,是控制肠道炎症的新兴治疗策略。本研究使用不同的抗生素处理小鼠,比较不同抗生素处理对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导小鼠实验性结肠炎的影响,并找出影响结肠炎症的关键胆汁酸及其相关的代谢细菌。
方法
将6-8周龄的C57BL/6J雌性小鼠随机分成五组:对照组,结肠炎模型组,头孢曲松钠组、万古霉素组、亚胺培南+万古霉素组。对于结肠炎模型组,使用3%DSS诱导小鼠实验性结肠炎;对于抗生素处理的三组小鼠,分别使用不同的抗生素(头孢曲松钠、万古霉素、亚胺培南+万古霉素)进行处理,同时使用3%DSS诱导小鼠实验性结肠炎。在处理期间,每天记录小鼠体重和粪便性状,并检测粪便隐血情况,计算疾病活动指数(DAI)。7天后处死小鼠,取出全结肠及粪便,一部分结肠做成swissroll,固定后做成石蜡切片,进行HE染色和组织学评分;另一部分用于WB及qPCR的检测。使用液相色谱-质谱串联法检测粪便胆汁酸,使用16SrRNA基因测序检测粪便标本的菌群构成。通过多元统计分析寻找关键差异胆汁酸,并通过相关性分析确定肠道菌群与胆汁酸代谢相关关系。最后在小鼠结肠炎模型中,验证关键差异胆汁酸处理对小鼠结肠炎症的影响。
结果
与对照组相比,结肠炎模型组及各抗生素处理组的小鼠都产生了结肠炎症的表现:体重下降、DAI升高、全结肠长度减少、结肠炎症组织学评分升高、炎症因子mRNA的表达量升高。但是,各抗生素处理组相对于模型组来说,其结肠炎症程度更轻。与对照组相比,有/无抗生素处理的结肠炎小鼠表现出不同的粪便胆汁酸代谢组和微生物组的变化。与对照组相比,模型组胆酸(CA)、鼠胆酸(MCA)、石胆酸(LCA)、熊去氧胆酸(UDCA)和牛磺石胆酸(TLCA)显著升高,而脱氧胆酸(DCA)和牛磺脱氧胆酸(TDCA)显著降低;抗生素处理可使结肠炎小鼠CA、CDCA、MCA、LCA和DCA显著降低,同时使牛磺胆酸(TCA)、牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)和牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)显著增高。通过OPLS-DA分析计算变量投影重要性(VIP),识别出五组之间差异的五种关键胆汁酸LCA,αMCA,UDCA,TDCA,βMCA(VIP>1),其中LCA在五组间的改变程度最大(VIP=2.5)。同时,通过分析肠道菌群和胆汁酸变化情况,我们确定了粪便中差异胆汁酸含量与特定细菌菌属的相关性。进一步的动物实验证实了差异胆汁酸LCA在小鼠实验性结肠炎中的促炎作用。
结论
本研究确定了与抗生素相关的肠道菌群和胆汁酸代谢组学特征,证明了抗生素可通过改变肠道菌群的胆汁酸代谢抑制结肠炎症的发展,提示肠道菌群胆汁酸代谢可作为结肠炎症的治疗靶点。