粪菌移植对非肥胖糖尿病小鼠发生1型糖尿病的影响及其机制探讨

来源 :中华医学杂志 | 被引量 : 0次 | 上传用户:VictorXie
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目的:探讨粪菌移植(FMT)对非肥胖糖尿病(NOD)小鼠发生1型糖尿病(T1DM)的影响及相关机制。方法:8~9周龄的雌性NOD小鼠72只,随机数字表法分为对照组(n n=36)和FMT组(n n=36)。FMT组移植C57BL/6鼠的粪菌,对照组移植自身粪菌,隔日1次,共5次。比较两组小鼠的胰岛炎评分和T1DM发病率;通过16S rRNA基因测序评估NOD小鼠粪菌组成;实时定量PCR检测肠屏障相关基因的表达水平;流式细胞术检测肠-胰腺免疫轴中调节性T细胞(Treg)、辅助性T细胞(Th)-1及Th17的比例;通过氨基酸代谢组学检测血清中氨基酸的水平。n 结果:26周龄时FMT组的T1DM发病率为40.9%(9/22),低于对照组的72.7%(13/22)(n P=0.034)。FMT促进了肠道中有益菌,如n Lactobacillus、n Clostridium_sp_ND2、n Candidatus_Arthromitus和n Clostridiaceae_1的定植。与对照组相比,FMT组肠屏障相关基因的mRNA表达上调[黏蛋白(Muc)-1:0.93±0.29比2.97±0.79,n P=0.036;Muc2:0.72±0.39比10.70±3.54,n P=0.019;Muc3:1.79±0.69比10.97±2.78,n P=0.009;Muc4:1.01±0.23比2.42±0.49,n P=0.029;封闭蛋白(Ocln):0.96±0.08比1.81±0.36,n P=0.045;闭合蛋白(Cldn)-1∶0.94±0.17比2.20±0.43,n P=0.022]。与对照组相比,FMT组肠系膜淋巴结、胰腺淋巴结、派伊尔结中Treg比例增加[(6.10±0.49)%比(7.54±0.27)%,n P=0.020;(5.28±0.39)%比(6.42±0.34)%,n P=0.048;(6.78±0.42)%比(7.88±0.13)%,n P=0.029];Th1比例减少[(1.02±0.06)%比(0.83±0.06)%,n P=0.040;(0.82±0.10)%比(0.56±0.05)%,n P=0.038;(1.28±0.12)比(0.85±0.07),n P=0.012],Th17比例减少[(0.40±0.01)%比(0.30±0.02)%,n P=0.004;(0.40±0.02)%比(0.31±0.02)%,n P=0.008;(0.51±0.06)比(0.36±0.02),n P=0.027)]。与对照组相比,FMT组小鼠血清中亮氨酸[(92.86±7.32)比(91.87±12.62)μmol/L,n P=0.027)]、缬氨酸[(162.74±15.97)比(155.89±25.70)μmol/L,n P=0.046)]、异亮氨酸[(75.65±5.59)比(73.61±9.67)μmol/L,n P=0.048)]含量减少。n 结论:FMT可减轻NOD小鼠的胰岛炎并减缓T1DM的发生,其机制可能与重塑NOD小鼠肠道菌群并改善肠屏障功能、影响肠-胰腺免疫轴的免疫反应、同时纠正胰岛炎期NOD小鼠的氨基酸代谢紊乱、减少支链氨基酸的蓄积有关。“,”Objective:To investigate the effects of fecal microbiota transplantation (FMT) on non-obese diabetic (NOD) mice of type 1 diabetes mellitus (T1DM) and its underlying mechanisms.Methods:A total of 8-9 week-female NOD mice were randomly divided into control (n n=36) and FMT groups (n n=36) according to the random number table. Fecal microbiota from C57BL/6 mice were transplanted into FMT group, and control group were transplanted with microbiota from themselves, once every two days for 5 times. The insulitis score and incidence of T1DM were compared between two groups;16S rRNA gene sequencing was used to evaluate the structure of fecal bacteria in NOD mice. The expressions of intestinal barrier related genes were detected by real-time quantitative PCR. The proportions of regulatory T cells (Tregs), helper T cell (Th)-1 and Th17 in the enteric-pancreatic immune axis were detected by flow cytometry. Amino acid in serum was measured by amino acid metabolomics.n Results:Incidence of T1DM in NOD mice from FMT group was 40.9% (9/22), lower than 72.7% (13/22) from control group at 26 weeks of age (n P=0.034). FMT promoted colonization of probiotics such asn Lactobacillus, n Clostridium_sp_ND2, n Candidatus_Arthromitus and n Clostridiaceae_1; mRNA of intestinal barrier related genes were up-regulated in FMT group [ mucins(Muc)-1: 0.93±0.29 vs 2.97±0.79, n P=0.036; Muc2: 0.72±0.39 vs 10.70±3.54, n P=0.019;Muc3: 1.79±0.69 vs 10.97±2.78, n P=0.009;Muc4: 1.01±0.23 vs 2.42±0.49, n P=0.029;Occludin(Ocln): 0.96±0.08 vs 1.81±0.36, n P=0.045; Claudin(Cldn)-1:0.94±0.17 vs 2.20±0.43, n P=0.022] compared to control. The proportions of Treg in mesenteric lymphoid node, pancreatic lymph node and peyer′s patches of FMT group [(6.10±0.49)% vs (7.54±0.27)%, n P=0.020;(5.28±0.39)% vs (6.42±0.34)%, n P=0.048;(6.78±0.42)% vs (7.88±0.13)%, n P=0.029] were increased compared to control,while proportions of Th1 [(1.02±0.06)% vs (0.83±0.06)%, n P=0.040;(0.82±0.10)% vs (0.56±0.05)%, n P=0.038;(1.28±0.12) vs (0.85±0.07), n P=0.012] and proportions of Th17 [(0.40±0.01)% vs (0.30±0.02)%, n P=0.004;(0.40±0.02)% vs (0.31±0.02)%, n P=0.008;(0.51±0.06) vs (0.36±0.02), n P=0.027] were decreased. The contents of leucine [(92.86±7.32) vs (91.87±12.62) μmol/L, n P=0.027], valine [(162.74±15.97) vs (155.89±25.70) μmol/L, n P=0.046] and isoleucine [(75.65±5.59) vs (73.61±9.67) μmol/L, n P=0.048] in serum were decreased in FMT group.n Conclusions:FMT can alleviate insulitis and T1DM occurrence in NOD mice, of which mechanism may be related to remodeling gut microbiota and improving intestinal barrier function, affecting immune response of enteric-pancreatic immune axis, correcting amino acid metabolism disorder and reducing the accumulation of branch chain amino acids in NOD mice.
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