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目的:观察糖耐康对自发性2型糖尿病ZDF大鼠胰岛素抵抗的影响,基于1H NMR代谢组学技术研究ZDF大鼠血清中内源性代谢物改变,并通过16S rDNA扩增子测序技术研究ZDF大鼠肠道共生菌菌群结构变化,初步探索糖耐康改善胰岛素抵抗的作用机制。方法:(1)将10只雄性ZDF(fa/+)大鼠设为正常对照组,雄性ZDF(fa/fa)大鼠50只(不同日随机血糖均值≥11.1mmol/L)设为2型糖尿病(T2DM)成模组。根据体重及随机血糖分层随机分为5组,模型组(生理盐水10ml/kg·d)、二甲双胍组(二甲双胍片0.18g/kg·d)、糖耐康高(糖耐康3.24g/kg·d)、中(糖耐康1.62g/kg·d)、低剂量组(糖耐康0.81g/kg·d)。每周监测大鼠体重、随机血糖(RBG)及空腹血糖(FBG),定时监测进食量;每3周进行糖耐量(OG TT)及胰岛素耐量(ITT)实验。给药6周后取材,麻醉前测大鼠FBG值;取材所得血清检测空腹血清胰岛素(FINS)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、游离脂肪酸(FFA)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、肌酐(CREA)及尿素氮(UREA)。根据所得OGTT、ITT结果计算曲线下面积(AUC),依据胰岛素抵抗指数(H OMA-IR)=FBG×FINS/22.5计算HOMA-IR。(2)将6只雄性ZDF(fa/+)大鼠设为正常对照组,雄性ZDF(fa/fa)大鼠18只(不同日随机血糖均值≥16.7mmol/L)设为T2DM成模组。根据体重及随机血糖随机分为3组,模型组(生理盐水10ml/kg·d)、二甲双胍组(二甲双胍片0.18g/Kg·d)、糖耐康高剂量组(糖耐康3.24g/kg·d)。每周监测大鼠进食量,每2周监测大鼠体重、RBG,FBG。灌喂6周后取材,采用1H NMR技术检测ZDF大鼠血清中内源性代谢物的改变,对所得数据进行多元统计学分析以考察ZDF大鼠血清代谢轮廓改变,通过差异代谢物鉴定T2DM潜在生物标记物,并根据差异代谢物所在代谢网络进行代谢通路分析;检测血清FINS,TG,TC,FFA,收集大鼠肠道内粪便,计算HO MA-IR。取其中每组3只行逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR),通过扩增子焦磷酸测序分析16S rRNA V4区菌群结构的改变。根据荧光定量对部分菌群进行P CR验证,并与糖脂代谢指标(FBG,TG,FFA,Weight,FINS,HOMA-IR)及血清代谢差异物进行相关性分析。1)结果:(1)实验初期,ZDF(fa/+)大鼠与ZDF(fa/fa)大鼠体重、RBG,F BG均有显著差异(P<0.01),各组ZDF(fa/fa)大鼠体重、RBG及FBG无显著差异(P>0.05)。经过6周喂养后,与正常组相比,ZDF(fa/fa)大鼠进食量、体重、RBG、FBG、第3周及第6周OGTT AUC,ITT AUC水平极显著升高(P<0.01),TC,TG,FFA,LDL,ALT,AST,CREA,UREA,INS,HOMA-IR水平显著升高(P<0.05),HDL显著降低(P<0.05)。与模型组比较,经糖耐康及二甲双胍干预后ZDF(fa/fa)大鼠除HDL、INS水平呈上升趋势,其余上述指标均呈下降趋势;其中,糖耐康高、中、低剂量组及二甲双胍组RBG,FBG,OGTT AUC,ITT AUC,ALT,AST,CREA,UREA水平均显著降低(P<0.05),糖耐康高剂量组及二甲双胍组的进食量、体重、TC,TG,LDL,HOMA-IR水平均显著降低(P<0.05)。与二甲双胍比较,糖耐康中、低剂量组体重、FBG、第6周ITT AUC、FFA水平显著升高(P<0.05),糖耐康低剂量组AST,CRE A,UREA水平显著升高(P<0.05);糖耐康高剂量组进食量、体重、RBG、F BG、第3周及第6周OGTT AUC,ITT AUC,TC,TG,FFA,ALT,AST,CR EA,UREA,INS,HOMA-IR水平均有所升高,LDL降低,但无统计学差异(P>0.05)。(2)在胰岛素抵抗作用机制研究中,(1)与正常组相比,ZDF(fa/fa)大鼠进食量、体重、RBG、FBG显著升高(P<0.01);与模型组比较,经糖耐康及二甲双胍干预后的ZDF(fa/fa)大鼠进食量、体重、RBG、FBG均显著降低(P<0.05);与二甲双胍组比较,糖耐康高剂量组无显著差异(P>0.05)。(2)血清代谢组学结果显示,模型组ZDF(fa/fa)大鼠与正常组ZDF(fa/+)大鼠之间存在明显的差异性代谢物,主要包括葡萄糖、乳酸、乙酸盐、谷氨酰胺、肌酸、缬氨酸、甘氨酸、丙酮酸、亮氨酸、异亮氨酸。糖耐康干预后的显著差异代谢物为葡萄糖、乳酸、乙酸盐、谷氨酸、丙酮酸、天冬氨酸、甜菜碱、缬氨酸、异亮氨酸、α-酮戊二酸、肌醇、脯氨酸。根据代谢通路分析,上述差异代谢物主要与糖酵解、糖异生及氨基酸代谢通路相关。(3)肠道菌群结果显示,在属水平上,正常组与模型组大鼠肠道菌群的显著差异物种为Romboutsia、普雷沃氏菌属。模型组与糖耐康高剂量组之间的则为普雷沃氏菌属,乳酸杆菌属,棒状杆菌。与正常组相比,模型组多样性及丰度显著降低(P<0.01);在门水平上,拟杆菌门丰度显著性升高(P<0.05),厚壁菌门丰度显著降低(P<0.05);在属水平上,普雷沃菌属丰度显著升高(P<0.05),Romboutsia丰度显著降低(P<0.01)。与模型组相比,糖耐康高剂量组多样性及丰度有所升高,但无统计学差异(P>0.05);糖耐康高剂量组厚壁菌门、变形菌门丰度显著升高(P<0.01),拟杆菌门丰度显著降低(P<0.01);乳酸杆菌属及Romboutsia丰度显著升高(P<0.01),普雷沃菌属丰度显著降低(P<0.01)。荧光定量PCR验证结果显示,三组间厚壁菌门的荧光定量PCR结果无差异,与焦磷酸测序结果有所不同,而普雷沃氏菌属及乳酸杆菌属的结果与焦磷酸测序结果一致。在相关性分析中,普雷沃氏菌属与体重呈正相关,Romboutsia,X.Eubacterium._coprostanoligenes_group及Lachnospiraceae_NK4A136_group均与FBG,TG,FFA,Weight,FINS,HOMA-IR呈负相关。其中,普雷沃氏菌属与体重,Romboutsia与FBG,TG,FFA,FINS,HOMA-IR;X.Eubacterium._coprostanoli-genes_group与TG,FFA,FINS;Lachnospiraceae_NK4A136_group与TG呈高度相关。肠道菌群与代谢组学相关性研究结果显示,乳酸与厚壁菌门、变形菌门高度负相关,与拟杆菌门高度正相关。肌酸与Chloroflexi及Cyanobacteria高度正相关。肌醇与厚壁菌门、放线菌门高度负相关,与拟杆菌门则呈高度正相关。乙酸盐与X.Eubacterium._coprostanoligenes_group高度负相关。乳酸、肌醇均与普雷沃氏菌属呈高度正相关。缬氨酸与Blautia高度正相关。结论:(1)糖耐康能够明显调节ZDF大鼠糖脂代谢,改善胰岛素抵抗的作用。(2)通过血清代谢组学研究发现,T2DM模型组ZDF(fa/fa)大鼠与正常对照组ZDF(fa/+)大鼠之间存在明显的差异性代谢物;结合代谢通路分析提示,糖耐康改善ZDF大鼠胰岛素抵抗的作用机制可能与糖酵解及糖异生、氨基酸代谢有关。其中,支链氨基酸的变化对胰岛素抵抗的预测及糖耐康的疗效均有指示意义,具体机制需进一步探索及验证。(3)通过16S rDNA扩增子测序分析,T2DM模型组ZDF(fa/fa)大鼠与正常对照组ZDF(fa/+)大鼠在肠道菌群结构上有显著差异;糖耐康改善ZDF大鼠胰岛素抵抗的作用机制可能与其干预ZDF大鼠肠道中的乳酸杆菌、普雷沃氏菌及Romboutsia相关。综上,糖耐康能有效改善自发性T2DM大鼠ZDF胰岛素抵抗,其作用机制可能与糖耐康干预糖酵解、糖异生、氨基酸代谢及影响肠道中乳酸杆菌、普雷沃氏菌及Romboutsia的丰度相关。