论文部分内容阅读
Ⅱ型糖尿病(T2DM)是一种与营养代谢紊乱相关的疾病。其特征是血糖水平高,碳水化合物,脂肪和蛋白质的异常代谢以及胰岛素抵抗。由于抗糖尿病药对人体的不良副作用,因此,如今,营养调节引起了研究者的极大兴趣。在肠道功能正常的患者当中,营养治疗是预防并发症产生、降低感染率和住院率的前提。肠内营养支持的效果不仅优于肠外营养,而且可以减少产品使用期间产生的升高血糖等副作用。因此,为了探讨肠内营养(EN)配方对T2DM小鼠肠道菌群和代谢调控的潜在影响,研究了乳清蛋白和大豆蛋白肠内营养制剂在调整T2DM小鼠糖代谢状况、器官损伤情况和肠道菌群的相互关系。首先,将ICR小鼠分为五组,分别是:乳清蛋白组(LPG,whey protein group)、大豆蛋白组(SPG,soy protein group)、选取雅培益力佳SR配方粉作为阳性对照组(PG)、正常组为采用普通饲料喂养(CG)、以及T2DM小鼠的空白组(BG),造模成功后用普通饲料喂养。将小鼠进行十周的高脂饮食喂养。随后,使用55 mg/kg小鼠体重的链脲佐菌素(STZ),多次进行腹腔注射,进而成功诱导二型糖尿病造模。每天观察小鼠的皮毛、精神、尿量状态。每周测量并记录小鼠体重,血糖和空腹血糖(FBG)。造模成功后,给予各组小鼠为期五周的肠内营养治疗。肠内营养制剂给药治疗五周后,取小鼠的组织样品用以检查胰腺,肝脏,空肠和结肠的代谢参数和组织病理学变化。同时,每周收集小鼠的粪便,并马上提取粪便的DNA。对提取的DNA进行16S r RNA V3-V4区基因测序。测序结果用于分析肠道菌群总体结构的变化及物种多样性的改变。实验过程中观察到,Ⅱ型糖尿病小鼠毛发竖起且凌乱,粗糙,稀疏,精神萎靡,反应迟钝,且尿量显著增多。给予五周的肠内营养制剂支持后,PG、LPG、SPG组小鼠的精神状态有所恢复,且尿量减少。给予肠内营养制剂两周后,治疗组(PG、LPG、SPG)体重开始稳定,说明肠内营养制剂在一定程度上可以帮助机体稳定体重,治疗五周后,治疗组体重有了显著的回升。同时SPG组的EN治疗显著降低了T2DM小鼠的肝脏指数。EN给药治疗五周后,SPG的FBG分别降低了31.49%和51.60%,血糖降低了34.75%和35.98%。LPG对降低FBG和血糖的作用没有SPG明显,分别降低了14.75%和8.69%。结果表明,EN可以降低T2DM小鼠的空腹血糖和随机血糖水平,且SPG的降血糖效果优于LPG。研究结果表明,糖尿病小鼠的肝脏中己糖激酶(HK)和丙酮酸激酶(PK)的含量降低,而使用EN治疗喂养的小鼠肝脏HK和PK含量则略有增加。同时,五周的EN治疗显著降低了肝脏中α-葡萄糖苷酶的水平。此外,EN治疗也可降低肝脏和骨骼肌中的炎症因子(TNF-α)水平。肝脏和小肠中2型葡萄糖转运蛋白(GLUT-2)的水平也显着增加。SPG对e NOS的恢复程度高于LPG(p<0.05)。EN可以恢复T2DM小鼠的e NOS。综上,SPG的代谢调节作用优于LPG。同时,EN的治疗改善了胰腺,肝脏,空肠和结肠的组织形态。16S rRNA V3-V4区基因测序结果显示,BG有60个特有的OUT,CG有74个,而进行肠内营养制剂治疗组每组特有的OUT数量均有所下降,其中,LPG特有的OUT有13个,SPG有22个,PG只有10个。但治疗组的α多样性都有了一定的恢复,治疗五周后,LPG和SPG的Observed species指数分别升高了13.59%和32.85%。LPG中的Chao1指数下降了2.38%,而SPG中的Chao1指数上升了15.82%。LPG和SPG的ACE指数均有所回升。因此,尽管LPG和SPG的α多样性指数在处理后没有显着差异,但是SPG的变化大于LPG的变化,即SPG的群落丰富度高于LPG。PCA和PLS-DA分析表明,糖尿病小鼠与正常小鼠肠道菌群的β多样性存在显著差别。换句话说,糖尿病小鼠的肠道菌群总体结构与正常小鼠之间不同。使用肠内营养制剂治疗五周后,治疗组(PG,LPG和SPG)的肠道菌群相对于BG更接近正常(CG)小鼠,即T2DM小鼠的β多样性有了一定的恢复。乳清蛋白和大豆蛋白肠内源营养制剂都在一定程度上在将T2DM小鼠紊乱的肠道菌群总体结构调节到趋于正常水平。在用肠内营养制剂治疗五周后,BG,CG,PG,LPG,SPG之间的小鼠肠道菌群中门、科、属、种水平上的各个菌种的相对丰度之间有显着差异。在门水平上,拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)的数量占了肠道微生物群的绝大部分。与BG小鼠相比,CG小鼠的Bacteroidetes和疣微菌门(Verrucomicrobia)含量较高,而Firmicutes和TM7菌门的含量较低。在使用肠内营养制剂治疗后,所有治疗组(PG、LPG、SPG)中的Bacteroidetes和Verrucomicrobia的相对丰度都显著增长,而Firmicutes和TM7的数量则显著下降(p<0.05)。有益菌属和菌种的种类在属和种水平上也有显著增加。EN显著降低由链脲佐菌素、/、高脂饮食(、STZ、/、HFD、)诱导的T2DM小鼠的的血糖水平,维持体重,改善代谢水平,同时调节肠道菌群整体结构及菌群丰富度和多样性。因此,EN可能成为T2DM的有效营养辅助疗法。