肠道菌群对肠上皮细胞糖基化的影响及在新生儿坏死性小肠结肠炎中的机制研究

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第一部分新生儿坏死性小肠结肠炎肠道菌群分析目的:新生儿坏死性小肠结肠炎(Neonatal necrotizing enterocolitis,NEC)是一种严重威胁新生儿生命健康的急腹症,尤其是极低出生体重或超低出生体重早产儿,其发病机制目前尚不十分清楚。肠道菌群的改变被普遍认为在NEC的发病过程中占有重要的地位,但其具体的机制尚不清楚。因此,本研究拟探究NEC中肠道菌群的特征,为进一步揭示其在NEC发病机制中的可能作用提供理论依据。方法:临床实验:将重庆医科大学附属儿童医院新生儿科临床诊断为II期及以上的NEC住院患儿为NEC组,并同期匹配收集非胃肠道疾病的住院新生患儿为对照组,采用16S r DNA高通量测序法分析两组患儿的肠道菌群组成特点。动物实验:将10日龄C57BL/6新生小鼠随机分为两组:对照组(Control组)和NEC组,采用连续四天“人工喂养+缺氧+冷刺激”的方法进行NEC模型构建。16S r DNA高通量测序法分析肠道菌群的组成特点。结果:临床标本:NEC组患儿肠道菌群中的变形菌门比例比对照组增加(P<0.01),拟杆菌门/属比例比对照组降低(P<0.01)。动物实验:与Control组相比,NEC组新生鼠肠道菌群中的变形菌门比例增加(P<0.05),拟杆菌门/属比例降低(P<0.05)。结论:NEC患儿和小鼠模型的肠道菌群均有明显改变,菌群失调与NEC密切相关。第二部分菌群失调导致的肠上皮细胞岩藻糖基化变化在新生儿坏死性小肠结肠炎中的机制研究目的:肠上皮细胞上的岩藻糖基化聚糖在维持肠内稳态中起着重要作用。肠道菌群可调控肠上皮细胞岩藻糖基化水平。本研究旨在探讨NEC肠上皮细胞岩藻糖基化的表达特征,并揭示其在NEC发病机理中的可能作用。方法:将10日龄C57BL/6新生小鼠随机分为六组:对照组(Control组)、NEC组、建模期间每日腹腔注射一次小鼠重组IL-22细胞因子的NEC模型组(NEC+r IL-22组)、建模期间每日腹腔注射一次PBS的NEC模型组(NEC+PBS组)、建模期间每日腹腔注射一次IL-22中和抗体的NEC模型组(NEC+a IL-22组)、建模期间每日腹腔注射一次Ig G抗体的NEC模型组(NEC+c Ig G组),采用连续四天“人工喂养+缺氧+冷刺激”的方法进行NEC模型构建。建模期间每日监测并记录其体重的变化;肠组织HE染色及大体和病理评分;用异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖(FITC-Dextran)示踪法检测肠道通透性;q PCR检测肠道IL-22、岩藻糖基转移酶2(fucosyltransferase 2,Fut2)、TNF-α和IL-6的基因表达水平;ELISA法检测肠道IL-6、IL-22、TNF-α的蛋白表达水平;流式细胞技术检测肠上皮细胞岩藻糖基化水平以及肠道固有层3型天然淋巴细胞(type 3 innate lymphoid cells,ILC3s)水平。将3日龄的无菌BALB/C新生小鼠在粪菌移植前按随机数字表法分为NEC+对照患儿粪菌组(GCN组)和NEC+NEC患儿粪菌组(GNN组)。GCN组和GNN组先分别用对照患儿或NEC患儿粪菌液移植7天后再进行NEC建模。粪菌移植后用16S r DNA高通量测序法检测菌群定植情况。建模结束后,用HE染色观察回肠组织病理形态学改变情况;流式细胞技术检测肠上皮细胞岩藻糖基化水平以及ILC3s水平。结果:C57BL/6新生鼠:NEC组新生鼠一般情况差,体重明显降低(P<0.05),肠组织大体评分及组织病理学评分均增高(均P<0.01),肠组织损伤明显,肠道通透性明显增高(P<0.0001);NEC组小鼠肠组织炎症因子IL-6、TNF-α基因和蛋白表达水平均增高(均P<0.01);NEC组小鼠肠上皮细胞Fut2基因表达水平降低(P<0.0001);NEC组小鼠IL-22基因和蛋白表达水平均降低(均P<0.001);NEC组小鼠岩藻糖基化肠上皮细胞百分比降低(P<0.001);NEC组小鼠肠道固有层ILC3s百分比降低(P<0.05)。与NEC+PBS组相比,NEC+r IL-22组岩藻糖基化肠上皮细胞百分比增加(P<0.05),肠上皮细胞Fut2基因表达水平增高(P<0.05),新生鼠体重降低有所改善,肠组织大体评分及组织病理学评分均降低(均P<0.05),肠组织损伤减轻,肠道通透性降低(P<0.01),肠组织炎症因子IL-6、TNF-α基因和蛋白表达水平均降低(基因水平IL-6:P<0.01,TNF-α:P<0.05;蛋白水平IL-6和TNF-α均P<0.05)。与NEC+c Ig G组相比,NEC+a IL-22组岩藻糖基化肠上皮细胞百分比降低(P<0.01),肠上皮细胞Fut2基因表达水平降低(P<0.0001),新生鼠体重明显降低,肠组织大体评分及组织病理学评分均增加(均P<0.05),肠组织损伤明显,肠道通透性明显增高(P<0.0001),肠组织炎症因子IL-6、TNF-α基因和蛋白表达水平均明显增高(基因水平IL-6:P<0.01,TNF-α:P<0.001;蛋白水平IL-6:P<0.001,TNF-α:P<0.01)。无菌BALB/C新生鼠:粪菌移植后GNN组小鼠肠道菌群中的变形菌门比例比GCN组增加(P<0.05),拟杆菌门/属比例比GCN组降低(P<0.05)。GNN组肠组织病理评分明显高于GCN组(P<0.05),肠组织损伤明显。GNN组小鼠岩藻糖基化肠上皮细胞百分比低于GCN组(P<0.01)。GNN组小鼠肠道固有层ILC3s百分比低于GCN组(P<0.01)。结论:肠道菌群失调在NEC发病过程中可能具有重要的作用,在NEC中肠道拟杆菌门/属均降低,导致肠道ILC3s减少及其分泌的IL-22降低,使肠上皮细胞岩藻糖基化水平降低,最终导致肠道屏障完整性被破坏,细菌入侵引起过度的炎症反应。
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