研究背景高脂饮食摄取导致肠道菌群结构改变,造成肠内微生态失衡。肠道菌群通过肠-肝轴途径,参与高脂饮食引起的非酒精性脂肪肝等疾病进程。近年来,中小强度运动逐渐成为慢性代谢性肝病和肠道疾病的干预手段。课题组前期研究发现,运动过程中血液重分配,肠肝区域低氧程度和低氧诱导因子（hypoxia inducible factor）分布情况发生了改变。常氧条件下,HIF-1的α亚基经脯氨酰羟化酶（prolyl hydroxylase,PHD）途径降解。PHD2/HIF-1α信号途径参与了运动后肝脏能量代谢和肠黏膜屏障功能的调控。此外,大量研究证实运动对肠道菌群结构有一定的影响。然而,运动是否通过PHD2/HIF-1α信号途径调节高脂饮食致肠道菌群结构改变?目前尚未见报道。因此,本研究假设PHD2/HIF-1α信号途径参与高脂饮食对肠道菌群结构的影响。研究方法本研究通过动物实验和菌群分析等手段,从肝细胞和肠上皮细胞的角度,探索PHD2/HIF-1α信号途径在高脂饮食致小鼠肠道菌群结构变化中的作用,已通过上海体育学院科学研究伦理委员会审查（编号:102772020DW005）。Alb-Cre、Villin-Cre、Hif1aflox/flox、和Phd2flox/flox转基因小鼠,构建4种小鼠模型:肝细胞Hif1a基因敲除小鼠(Hif1aLKO)、肝细胞Phd2基因敲除小鼠(Phd2LKO)、肠上皮细胞Hif1a基因敲除小鼠(Hif1aVKO)和肠上皮细胞Phd2基因敲除小鼠(Phd2VKO)。将基因敲除小鼠及其品系对照小鼠随机分为高脂饮食组（HFD）和普通饮食组（CON）。高脂饮食组(HFD-Hif1aLKO、HFD-Phd2LKO、HFD-Hif1aVKO、HFD-Phd2VKO、HFD-Hif1aflox/flox、HFD-Phd2flox/flox,n=8/group)使用60%高脂饲料饲养,普通饮食组(CON-Hif1aLKO、CON-Phd2LKO、CON-Hif1aVKO、CON-Phd2VKO、CON-Hif1aflox/flox、CON-Phd2flox/flox,n=8/group)使用普通饲料饲养。建模期间记录小鼠体重,无菌取粪便并提取基因组。建模结束后检测小鼠体脂率、血生化和肝功能等指标,对菌群16S r RNA基因的V3-V4区进行测序并分析。第一部分实验利用上述动物模型和建模手段,探索肝细胞PHD2/HIF-1α信号途径对高脂饮食小鼠肠道菌群结构的影响。第二部分实验利用上述动物模型建模手段,探索肠上皮细胞PHD2/HIF-1α信号途径对高脂饮食小鼠肠道菌群结构的影响。研究结果第一部分研究发现,肝细胞Phd2敲除影响高脂饮食小鼠肠道菌群α多样性。高脂饮食后HFD-Hif1aLKO组和HFD-Phd2LKO组小鼠相对体重变化均显著高于HFD-Hif1aflox/flox组和HFD-Phd2flox/flox组小鼠（P＜0.001）。与HFD-Hif1aflox/flox组小鼠相比,HFD-Hif1aLKO组小鼠肠道菌群结构与丰度无明显变化。与HFD-Phd2flox/flox组小鼠相比,HFD-Phd2LKO组小鼠ALB（P=0.002）和ALT浓度增加（P=0.012）。与HFD-Phd2flox/flox组小鼠相比,HFD-Phd2LKO组小鼠乳杆菌属（Lactobacillus）丰度下降（P=0.017）。第二部分研究发现,肠上皮细胞Hif1a敲除影响高脂饮食小鼠肠道菌群β多样性。高脂饮食饲养后,与HFD-Hif1aflox/flox组小鼠相比,HFD-Hif1aVKO组小鼠脱硫菌门（Desulfobacterota）丰度下降（P=0.031）,放线菌门（Actinobacteriota）丰度上升（P=0.024）。在属水平,杜氏杆菌（Dubosiella）（P=0.035）、红蝽菌科UCG-002（Coriobacteriaceae＿UCG-002）（P=0.022）、粪杆菌属（Faecalibaculum）（P=0.040）和肠杆菌属（Enterorhabdus）（P=0.024）等细菌丰度上升。高脂饮食饲养后,相较于HFD-Phd2flox/flox组小鼠,HFD-Phd2VKO组小鼠拟杆菌属（Bacteroides）和乳球菌属（Lactococcus）丰度增加（P=0.041）,颤螺菌科未分类属（unclassified＿f＿Oscillospiraceae）（P=0.046）和毛螺菌科＿UCG-006（Lachnospiraceae＿UCG-006）丰度下降（P=0.010）,而两组小鼠肠道菌群门水平和群落分布无明显差别。研究结论肝细胞PHD2和肠上皮细胞HIF-1α参与高脂饮食饲养致小鼠肠道菌群结构的改变。在该过程中,PHD2/HIF-1α信号途径在肝细胞和肠上皮细胞中可能起着不同的调控作用。