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随着生活方式的转变,2型糖尿病的发病率越来越高,已成为严重威胁人类健康的重大慢性疾病。寻求安全、有效、价格低廉、副作用小的降糖药物以及新型制剂是糖尿病药物研发的迫切任务。近年来,肠道菌群在糖尿病发病及进程中的重要作用已被充分证实,且有望成为治疗2型糖尿病的新靶点。甘露寡糖(MOS)是一种新型的益生元,能够调节肠道菌群并改善肠道内环境。这种调控作用是否有助于糖尿病患者的血糖改善,是否对降糖药物的作用产生影响,目前尚未深入开展。本实验考察了MOS与一线降糖药物二甲双胍(MF)联用的降糖效果,进而从肠道微生物的角度对其降糖机制进行了分析。主要研究工作及结果如下:(1)MOS与MF联用对2型糖尿病模型小鼠降糖作用评价。对C57BL/6J小鼠采用高脂饲料、链脲佐菌素联合诱导的方法建立2型糖尿病模型。给药五周后,MOS单独给药(8 g/kg、4 g/kg、2 g/kg)有降低空腹血糖(FBG)、改善口服糖耐量(OGTT)、降低糖化血红蛋白(HbA1c)及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)的趋势,且呈剂量依赖性关系;联合给药(MF+MOS)设置了四个不同剂量组,分别为MFH(200 mg/kg)+MOSH(8g/kg)、MFH(200 mg/kg)+MOSM(4 g/kg)、MFL(75 mg/kg)+MOSH(8 g/kg)、MFL(75 mg/kg)+MOSM(4 g/kg),发现可有效降低FBG、改善OGTT、降低HbA1c和HOMA-IR,其效果均优于MOS或MF单独给药。MF+MOS联合用药后,还有助于胰岛细胞的恢复,减少肝组织空泡化现象,增加回肠组织杯状细胞的数量,减轻肠组织炎性细胞的浸润症状。(2)MOS与MF联用对胰岛素信号通路的影响。进一步分析发现,MF+MOS能够显著上调并激活骨骼肌组织IR/IRS-1/PI3K/AKT信号通路的转录水平和蛋白磷酸化水平,上调Glut4的基因和蛋白表达水平,说明MF+MOS可通过增强骨骼肌组织对胰岛素的敏感性,促进细胞对葡萄糖的利用,达到显著降糖的效果,且效果优于MF单治疗。(3)MOS与MF联用对肠道菌群的影响。提取各组别小鼠粪便的肠道微生物基因组,通过16S rRNA扩增子测序分析发现,糖尿病模型小鼠的肠道菌群在多样性及丰度指标上与正常小鼠存在显著差异,而经过MF+MOS给药后,模型小鼠的菌群多样性及丰度得到有效增加。聚类分析发现,MF+MOS联合给药对肠道菌群的调节能力比MF单治疗更为显著。其中,在门分类水平上,MF+MOS给药组的疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度显著增加;在属水平结构中,MF+MOS联合给药组的Bifidobacterium、Akkermansia、Allobaculum、Sutterella、Anaerotruncus、Anaerostipes得到富集;此外,在最小分类单元OTU水平上,MF+MOS联合给药后逆转了16个OTU,而MF单治疗仅逆转了6个差异OTU,且MF+MOS联合给药组逆转的OTU与生化指标的相关性更为密切。在基因功能预测分析中,MF+MOS联合给药能够使肠道菌群的甲烷代谢以及糖酵解/糖异生途径回复正常水平。综上所述,MF+MOS联合给药具有显著优于单独给药的降糖效果,这与肠道菌群的整体结构与组成,以及关键OTU丰度等的改变存在密切关联。