益生菌VSL#3对大鼠实验性结肠炎疗效及作用机制的研究

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炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)是一种病因尚不十分清楚的慢性非特异性肠道炎症性疾病,包括溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohns disease,CD),本病在西方国家相当常见,近年来我国IBD的患病人数呈明显上升趋势,主要是UC患病人数剧增。UC病变主要累及大肠粘膜及粘膜下层,多于直肠起始,可逆行发展,呈连续性分布,表现为腹痛、腹泻、粘液脓血便,本病往往病程较长,且易反复发作,严重影响患者的生活质量,该病已经被世界卫生组织列为难治疾病之一。因此,阐明该病的病因及发病机制,并寻求有效的治疗方法成为近年研究的热点之一。   动物模型对于研究其病因、发病机制、治疗手段以及新药的研发均具有重要意义,正确选择适合研究目的的实验动物模型至关重要。本研究主要探讨几种化学药物诱导结肠炎模型的造模效果,包括葡聚糖硫酸钠(Dextran sulphate sodium,DSS)造模法、三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid,TNBS)造模法、恶唑酮(Oxazolone,OXZ)造模法。本研究旨在对比常见的几种化学诱导结肠炎的方法,选择最佳的造模方法继续发病机制及治疗方面的研究。   目的:通过外源性化学药物诱导结肠炎的方法建立大鼠实验性结肠炎模型,选择最佳的造模方法继续发病机制及治疗方面的研究。比较益生菌VSL#3与传统治疗药物美沙拉嗪治疗大鼠急、慢性实验性结肠炎的疗效,检测与实验性结肠炎发病密切相关的IL-6、IL-23、TGF-β、STAT3、P-STAT3细胞因子与信号因子的表达,研究其治疗的作用机制,评价益生菌VSL#3治疗实验性结肠炎的疗效。检索文献后完成荟萃分析,对益生菌治疗溃疡性结肠炎进行系统评价。   方法:32只SD大鼠随机分为四组,正常对照组(A)、DSS组(B)、TNBS组(C)、Oxazolone组(D),每组8只。实验期间每日观察大鼠饮食,活动等一般情况,监测体重,观察粪便性状及有无隐血,通过疾病活动指数(Disease activity index,DAI)以及大鼠大肠粘膜组织损伤评估大鼠结肠炎严重程度,选择最佳造模方法进行下一步实验。通过第一部分的实验研究,选择葡聚糖硫酸钠造模方法进行下一步实验。56只SD大鼠采用随机抽签的方法分为7组,每组8只,分别为E组-K组。文献中依据大鼠的体表面积给药剂量分别为VSL#3:0.6g/(kg/d)、美沙拉嗪:0.4g/(kg/d),于实验第八天开始给药,每日灌胃1次,连续灌胃1周。E组:正常组;F组:模型组;G组:生理盐水组:造模+NS(0.2ml/10g)灌胃;H组:造模+0.4g/(kg/d)美沙拉嗪灌胃;Ⅰ组:造模+0.6g/(kg/d)VSL#3灌胃;J组:造模+0.6g/(kg/d)热灭活VSL#3灌胃;K组:造模+0.6g/(kg/d)VSL#3+0.4g/(kg/d)美沙拉嗪灌胃;实验期间观察指标以及标本采集、处理与第一部分基本相同。实验动物大肠标本行Real-time PCR、Western blotting、免疫组化技术检测细胞因子。葡聚糖硫酸钠造模法进行大鼠慢性实验性结肠炎方面的研究。56只SD大鼠采用随机抽签的方法分为7组,每组8只进行造模,分别为L组-R组,干预方式分别与E组-K组相同。实验期间观察指标以及标本采集、处理、检测指标等与第一部分基本相同。检索MEDLINE、EMBASE、The Cochrane Controlled Trials Register。评价益生菌治疗与非益生菌治疗在溃疡性结肠炎诱导缓解、维持治疗方面的疗效。   结果:B组、C组及D组大鼠先后出现不同程度的毛色干枯、精神欠活跃、反应欠灵活、食量减少,倦怠懒动、拱背、拖尾、腹泻、粘液血便、体重减轻等症状。A组DAI评分无明显变化,B组、C组及D组大鼠DAI评分进行性升高,且第五、六、七天DAI评分升高幅度较快。第七天时DAI评分由高到低依次为D组>C组>B组>A组,B、C、D组与A组比较有显著性差异。C组与D组无显著性差异,B组与C、D组比较有显著性差异。B、C、D组组织学损伤均较为明显,组织学损伤严重程度由重至轻依次为C、D、B组,C组与B组比较有显著性差异。   DSS组、OXZ组病变与人类UC类似,而TNBS组与CD病变类似,DSS组在整个实验过程中无大鼠出现死亡,而TNBS组及OXZ组均有两只大鼠出现死亡。   益生菌对急性大鼠实验性结肠炎疗效结果:模型组和NS组大鼠一般状态最差,部分大鼠出现粘液脓血便或血便,正常组大鼠无异常表现,其余单药治疗组大鼠一般状态介于正常组与模型组之间,联合治疗组大鼠一般状态与正常组大鼠无明显差异。   大鼠造模成功后,予以药物治疗七天,结果示:正常组大鼠在实验过程中体重逐渐增加,其余各组大鼠体重均呈现逐渐下降的趋势,体重下降程度由轻到重依次为联合治疗组、益生菌组、美沙拉嗪组、热灭活组、模型组、NS组。益生菌组、美沙拉嗪组、热灭活益生菌组无明显差异,联合治疗组与各单药治疗组比较有显著性差异。   大鼠大肠外观及长度变化比较:正常组大鼠结肠颜色呈淡红色,肠腔内粪便成形,模型组及NS组大鼠结肠外观充血,肠腔内大便多为不成形稀便,饮用DSS溶液的大鼠大肠肠壁不同程度变薄,大肠长度不同程度缩短,各组大鼠大肠缩短程度由重到轻依次为NS组、模型组、热灭活VSL#3组、VSL#3组、美沙拉嗪组、联合治疗组。热灭活VSL#3组、VSL#3组、美沙拉嗪组之间无显著性差异,联合治疗组疗效最佳,与单药治疗组比较有显著性差异。DAI评分:在给予治疗药物干预的七天期间,第一天至第四天各组的DAI评分均缓慢降低,各组之间的评分均无显著性差异。自第五天起,各组之间的DAI评分逐渐出现显著性差异。第七天时DAI评分由高到低依次为模型组、NS组、VSL#3组、灭活VSL#3组、美沙拉嗪组、联合治疗组。VSL#3组、灭活VSL#3组、美沙拉嗪组评分明显低于模型组,但三种药物治疗组之间的DAI评分并无显著性差异,联合治疗组DAI评分最低,明显低于单药治疗组,有显著性差异。   大鼠组织学损伤评分:组织学损伤评分由高到低依次为NS组、模型组、VSL#3组、美沙拉嗪组、灭活VSL#3组、联合治疗组、正常组。联合治疗组大肠组织学损伤最轻,疗效优于单药治疗,有显著性差异。   应用Real-Time PCR及Western Blotting两种方法检测IL-23、IL-6、TGFβ三种细胞因子,mRNA水平与蛋白质水平均为模型组表达量最高,NS组表达量次之,但两者之间无显著性差异。美沙拉嗪组较模型组有明显降低,VSL#3组与热灭活VSL#3组三种细胞因子的表达量与美沙拉嗪组比较均无显著性差异。联合治疗组的表达量明显低于单药治疗组。   细胞分化相关的信号因子:STAT3与P-STAT3以上两项指标的mRNA水平、蛋白质水平及免疫组化IOD显示:模型组表达量最高,NS组表达量次之,但两者之间无显著性差异。美沙拉嗪组较模型组有明显降低,VSL#3组、热灭活VSL#3治疗组STAT3与P-STAT3的表达量与美沙拉嗪组比较均无显著性差异,联合治疗组的表达量最低,显著低于单药治疗组。   益生菌对大鼠慢性实验性结肠炎疗效:结果示在造模过程中各组大鼠一般状态逐渐变差。造模成功后予以干预治疗一周,联合治疗组大鼠一般状态好于单药治疗组,但仍不及正常组大鼠。   大鼠慢性结肠炎造模成功后,予以药物治疗的七天内,结果示:正常组大鼠在实验过程中体重逐渐增加,其余各组大鼠体重均呈现逐渐下降的趋势,体重下降程度由轻到重依次为联合治疗组、益生菌组、美沙拉嗪组、热灭活益生菌组、模型组、NS组。联合治疗组体重下降最少,与单药治疗组比较有显著性差异。   大鼠大肠外观及长度变化比较:正常组大鼠结肠颜色呈淡红色,肠腔内粪便成形,模型组及NS组大鼠结肠外观充血,肠腔内大便多为不成形稀便,饮用DSS溶液的大鼠肠壁不同程度变薄,大肠长度不同程度缩短,各组大鼠大肠缩短程度由重到轻依次为NS组、模型组、灭活VSL#3组与VSL#3组、美沙拉嗪组、联合治疗组。灭活VSL#3组、VSL#3组、美沙拉嗪组对大鼠大肠缩短有明显的改善,各组之间无明显差异,联合治疗组大肠缩短最少,与单药治疗组比较有显著性差异。   DAI评分:第一天至第四天各组的DAI评分均缓慢降低,但各组之间的评分均无显著性差异。自第五天起,各组之间的DAI评分逐渐出现显著性差异。第七天时DAI评分由高到低依次为模型组、NS组、VSL#3组、灭活VSL#3组、美沙拉嗪组、联合治疗组,模型组与NS组DAI评分无显著性差异,VSL#3组、灭活VSL#3组、美沙拉嗪组评分明显低于模型组,但三种药物之间的DAI评分并无显著性差异,联合治疗组DAI评分最低,明显低于单药治疗组,有显著性差异。   大鼠组织学损伤评分:正常组大鼠大肠组织学损伤评分为零,其余六组大鼠大肠组织学出现不同程度的损伤,组织学损伤评分由高到低依次为:NS组、模型组、美沙拉嗪组、VSL#3组、灭活VSL#3组、VSL#3+美沙拉嗪组。VSL#3组、美沙拉嗪组和灭活VSL#3组无显著性差异。美沙拉嗪与VSL#3联合治疗组与各单药治疗组比较有显著性差异。   细胞因子:IL-23、IL-6、TGFβ。   应用Real-Time PCR及Western Blotting两种方法检测的以上三种细胞因子,mRNA水平与蛋白质水平均为模型组表达量最高,NS组表达量次之,但两者之间无显著性差异。美沙拉嗪组较模型组有明显降低,VSL#3组、热灭活VSL#3治疗组三种细胞因子的表达量与美沙拉嗪组比较均无显著性差异。美沙拉嗪与VSL#3联合治疗组的表达量明显低于单药治疗组。   细胞分化相关的信号因子:STAT3与P-STAT3以上两项指标的mRNA水平、蛋白质水平及免疫组化IOD显示:模型组表达量最高,NS组表达量次之,但两者之间无显著性差异。美沙拉嗪治疗组较模型组表达量有明显降低,VSL#3组、热灭活VSL#3治疗组STAT3、P-STAT3的表达量与美沙拉嗪组比较均无显著性差异,美沙拉嗪与VSL#3联合治疗组的表达量最低,显著低于单药治疗组。   13项随机对照试验符合入选标准,7项研究评价了缓解率,8项研究评价了复发率,2项研究同时评价了缓解率和复发率。溃疡性结肠炎总体缓解率RR为1.35,95%CI:[0.98,1.85];益生菌治疗组与安慰剂组相比溃疡性结肠炎缓解率RR为2.00(95%CI=1.35-2.96);疗程为12个月以下组中,益生菌治疗组与非益生菌治疗组相比溃疡性结肠炎缓解率RR为1.36(95%CI=1.07-1.73);溃疡性结肠炎总体复发率RR为0.69,95%CI:[0.47-1.01];轻中度组益生菌治疗与非益生菌治疗相比复发率RR为0.31(95%CI=0.14-0.61);益生菌治疗组与安慰剂组相比复发率RR为0.25(95%CI=0.12-0.51);双岐杆菌治疗组与非益生菌治疗组相比复发率RR为0.25(95%CI=0.12-0.51)。   结论:三种造模方法均可成功诱导大鼠实验性结肠炎模型,DSS造模方法死亡率低,安全系数高,与人类的UC病变类似,选择DSS诱导的急性实验性结肠炎动物模型进行下一步研究。   益生菌合剂VSL#3与热灭活VSL#3对急、慢性实验性结肠炎有一定的疗效,其治疗作用与传统治疗药物美沙拉嗪相当,三者之间无显著性差异,益生菌VSL#3与美沙拉嗪联合治疗急性实验性结肠炎的疗效最佳。益生菌合剂VSL#3组、热灭活VSL#3组、美沙拉嗪组、VSL#3与美沙拉嗪联合治疗组STAT信号转导系统的细胞因子(IL-23、IL-6、TGFβ)与细胞分化相关的信号因子(STAT3、P-STAT3)表达量明显下降,与大鼠结肠炎缓解程度相符,VSL#3与美沙拉嗪联合治疗组表达量最低。   益生菌的使用在溃疡性结肠炎诱导缓解过程中优于安慰剂组,疗程为12个月以下亚组中,益生菌治疗组缓解率明显高于非益生菌治疗组。在维持治疗过程中益生菌治疗组明显优于非益生菌治疗组;在轻中度亚组、安慰剂亚组及双岐杆菌亚组中益生菌维持治疗效果显著优于非益生菌治疗组。
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