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目的利用16S rDNA测序技术分析中药红花治疗系统性硬化症小鼠模型的小鼠肠道菌群变化,揭示治疗过程中菌群变化规律,从肠道菌群的角度探讨红花治疗SSc的潜在分子机制。方法采取随机分配的原则,将BALB/c小鼠(SPF级、雌性)分为正常对照组(Control group),模型组(Model group),醋酸泼尼松对照组(Pred group),红花组(Saff group),各组12只,共48只;除Control组用磷酸盐缓冲液背部皮下注射,Model、Pred、Saff组采用Yamamoto造模方法建立系统性硬化症小鼠模型,予博莱霉素磷酸盐缓冲液背部皮下注射,均为每日1次,连续注射28天。Control、Model组给予生理盐水灌胃,Saff组予红花水煎液灌胃,Pred组给予醋酸波尼松灌胃,每日1次,疗程均为28天。实验过程中,观察各组小鼠精神状态、饮水吃料情况、动作敏捷度、体重变化、皮肤状态、背毛生长情况以及大便性状改变。造模用药结束禁食禁水12小时,采集各组小鼠新鲜粪便,置于对应编号的无菌PE管中,-80℃冰箱保存备用,用于肠道菌群检测;通过16S r DNA技术,采用Illumina Hi Seq测序平台分析各组小鼠肠道菌群的丰度、均匀度、多样性及菌落结构的差异;常规麻醉各组小鼠后,取病损皮肤及肺组织,用于天狼星染色(Sirius Red Staining)观察组织病理变化。结果1.一般情况Control组小鼠的精神状况佳、动作灵活敏捷、被毛光亮平顺,生长迅速,饮食尚可、体重平稳增加;大便正常,柔软且不坚硬,呈团块状;背部皮肤结构完整,皮肤柔软,抚触无硬化。Model组小鼠精神状况差、行动迟缓、被毛晦暗、无光泽,体毛未见生长,饮食明显减少、体重明显下降;大便呈多块的腊肠状;背部皮肤结构完整,皮肤明显变硬、粗糙。Pred组小鼠的精神状况稍差,反应稍迟钝、懒动,动作欠灵敏、被毛缺乏光泽,毛发基本无再生;饮食、体重较Control照组减少、下降,较Model组增加、上升;小鼠大便呈腊肠样,表面有裂隙。Saff组小鼠精神状态好转,饮水吃料情况趋于正常,行为能力、敏捷度逐渐恢复,活动量增加,体重与Control组相当,变化不明显;毛发可见不同程度生长,体毛逐渐恢复光泽、顺滑,背部皮肤完整,柔软度及弹性均增加;大便增多,柔软团块,光滑,容易排出,接近Control组大便性状。2.Sirius Red染色Control组小鼠皮肤和肺组织均未见明显病理变化,皮肤胶原纤维排列规整,形态结构完整,无紊乱;肺组织有极少红色胶原纤维增生,细胞核显现蓝色。与Control组相比,Model组小鼠皮肤成纤维细胞明显增加,胶原纤维明显增多、增粗,结构破坏、排列杂乱无序;肺组织红色胶原纤维明显增多,同时出现弥漫性肺实质的纤维化病变。与Model组小鼠比较,Pred组小鼠皮肤组织成纤维细胞及红色胶原纤维减少,但仍可见纤维束形成,形态稍粗,部分组织疏松呈网状,结构稍紊乱,排列无序;肺组织胶原纤维仍呈红色,增多、沉积,数量及严重程度稍减轻,弥漫性肺纤维化程度稍改善。Saff组治疗后小鼠皮肤和肺组织成纤维细胞及红色胶原纤维较Model组减少,纤维结构排列较规整,未见明显紊乱,优于Pred组病理变化,组织形态与正常接近。3.组织胶原纤维含量改变Control组小鼠皮肤及肺组织中胶原纤维含量未见显著改变;与Control组比较,Model组小鼠皮肤及肺组织中胶原纤维含量明显增加(p<0.01)。Pred组、Saff组小鼠皮肤及肺组织中胶原纤维含量较Model组显著降低(p<0.01)。与Pred组对比,Saff组皮肤及肺组织中胶原纤维含量降低,但差异无统计学意义(p>0.05)。4.小鼠肠道菌群16S r DNA测序分析4.1肠道菌群的结构特征与Control组比较,Model组在OTU Rank Abundance曲线分析结果中显示物种丰度降低,物种分布不均匀;Venn图、NMDS图、PCo A图分析结果显示Model组菌群结构发生了显著的改变;Shannon和Simpson指数指数明显下降(p<0.05,p<0.01),ACE和Chao1指数显著下降(p<0.01)。Model组肠道菌群的物种丰富度和多样性均降低。与Model组比较,Saff组在OTU Rank Abundance曲线分析结果中显示物种丰度增加,物种分布恢复均匀;Venn图、NMDS图、PCo A图分析结果显示Saff组菌群结构明显恢复;Shannon、Simpson、ACE和Chao1指数显著升高(p<0.01)。与Model组比较,Pred组物种丰度有所增加,物种分布均匀有所改善;Pred组菌群结构差异不大;Shannon、Simpson、ACE和Chao1指数有所升高,但差异无统计学意义(p>0.05)。Saff组物种丰富度增加,多样性显著增多,优于Pred组,趋向Control组。4.2各组小鼠间优势菌比较拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形杆菌门(Proteobacteria)是各组在菌门水平上的共有优势菌。Model组与Control组比较,差异菌为疣微菌门(Verrucomicrobia)。Saff组与Model组比较,差异菌为螺旋体菌门(Saccharibacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia),与Control组比较差异菌为螺旋体菌门(Saccharibacteria)。Pred组与Model组比较,差异菌为螺旋体菌门(Saccharibacteria)和柔膜菌门(Tenericutes),与Control组比较差异菌为螺旋体菌门(Saccharibacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和柔膜菌门(Tenericutes)。Saff组比Pred组在优势菌上更接近Control组。4.3各组小鼠间差异菌比较在属水平上,各组前10位的共有优势菌是毛螺旋菌属NK4A136组(Lachnospiraceae_NK4A136_group)、臭杆菌属(Odoribacter)、阿克曼西亚属(Akkermansia)、瘤胃球菌属UCG-014组(Ruminococcaceae_UCG-014)、拟普雷沃菌属(Alloprevotella)、拟杆菌属(Bacteroides)、普氏菌科未定属UCG-001(Prevotellaceae_UCG-001)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、螺杆菌(Helicobacter)、布劳特氏菌属(Blautia)。Model组中丰度最高的是臭杆菌属(Odoribacter)、螺杆菌(Helicobacter),Saff组臭杆菌属(Odoribacter)、螺杆菌(Helicobacter)丰度下降,趋于Control组。结论1.红花对博来霉素诱导的SSc小鼠皮肤硬化、慢性消耗性症状、粪便性状,以及皮肤和肺组织纤维化病变具有积极的干预治疗作用。2.红花对系统性硬化症小鼠肠道菌群不同分类水平物种的丰富度和物种的多样性有良性调节作用,可通过改善肠道部分菌群结构使其趋于正常,达到抗SSc组织纤维化作用。