论文部分内容阅读
[研究背景与目的]肠道细菌是机体重要的代谢库,菌群紊乱与多种神经系统疾病密切相关。糖尿病患者肠道菌群发生改变,且细菌的变化与抑郁密切相关。糖尿病可诱发抑郁样行为,但其机制有待进一步研究。硫化氢（Hydrogen sulfide,H2S）作为一种新型气体信号分子,具有神经保护作用及神经调节作用。我们课题组已证实H2S具有抗抑郁作用。因此本实验拟从调节肠道菌群角度,探讨H2S抗糖尿病大鼠的抑郁机制。[方法]1.16S rDNA 扩增子测序（16S rDNAAmplicon Sequencing）及Illumina HiSeq测序平台和技术,研究糖尿病大鼠与正常SD大鼠之间肠道菌群丰度、多样性变化及菌群改变,及在H2S干预后肠道菌群的变化.2.酶联免疫吸附剂测定法（Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）检测大鼠盲肠及前额皮质（Prefrontal cortex,PFC）中抗抑郁相关因子脑源性神经营养因子（Brain derived neurotrophic factor,BDNF）、血清素（Serotonin or 5-hydroxytryptamine,5-HT）的变化.3.用Spearman分析法找出与抗抑郁相关因子5-HT、BDNF的表达水平具有相关性的细菌。[结果]1.H2S可调节糖尿病大鼠肠道菌群予以链脲佐菌素（Streptozocin,STZ,55 mg/kg,i.p.）造模成功后,观察糖尿病大鼠肠道菌群种类和菌群构成发生改变（包括拟杆菌门丰度降低,厚壁菌门丰度升高,使其比值（B/F）降低）;多样性显著性降低;观察具有显著性差异的Biomarker变化趋势,STZ（55 mg/kg,i.p.）处理后,Bifidobacteriales（双歧杆菌目）、Porphyromonadaceae（紫单胞菌科）、Rikenellaceae（理研菌）、Peptostreptococcaceae（消化链球菌科）、Citrobacter（柠檬酸杆菌属）、Coprococcus1（粪球菌属-1）的相对丰度降低,Desulfovibrio（脱硫弧菌）的数目增加,Enterobacterial-es（肠杆菌目）及 Enterobacteriaceae（肠杆菌科）、Clostridiales（梭菌目）、[Eubacterium]ventriosumgroup、Coprococcus3（粪球菌属-3）、Leuconostoc（明串珠菌属）、Firmicutes（厚壁菌门）、Leuconostocaceae（明串珠菌科）的相对丰度升高。NaHS（100 μmol/kg/d,i.p.,30 d）促进糖尿病大鼠肠道菌群物种种类和物种构成的恢复（NaHS可增加糖尿病大鼠厚壁菌门丰度,降低拟杆菌门丰度,拮抗糖尿病大鼠B/F值的降低）;使多样性进一步降低;具有显著性差异的Biomarker变化趋势与STZ处理组相反。B/F值与抑郁呈正相关,双歧杆菌、脱硫弧菌和粪球菌的相对丰度与抑郁呈负相关,厚壁菌和柠檬酸杆菌的相对丰度与抑郁呈正相关。因此,结果表明H2S具有调节糖尿病大鼠肠道菌群的作用,并提示H2S对菌群的调节作用可能与其抗糖尿病性抑郁相关。2.H2S可促进糖尿病大鼠盲肠（Cecum）及前额皮质（Prefrontal cortex,PFC）组织5-HT、BDNF的产生STZ（55 mg/kg,i.p.）可减少大鼠盲肠及PFC组织中5-HT、BDNF的含量,而NaHS（100μmol/kg/d,i.p.,30 d）能明显增加糖尿病大鼠盲肠及PFC中5-HT、BDNF的含量。肠道细菌可产生和/或调节5-HT和BDNF。因此,上述结果表明H2S具有促进糖尿病大鼠抗抑郁因子生成的作用,并且可能与其调节肠道菌群相关。3.H2S对糖尿病大鼠肠道菌群的调控作用与其抗糖尿病抑郁作用的相关性分析。Spearman分析发现大鼠盲肠组织中的5-HT和BDNF含量与Desulfovibrio（脱硫弧菌属）、Bacteroides（拟杆菌属）、Coprococcus1、Coprococcus2（粪球菌属）、Prevotella9（普氏菌属）丰度呈正相关,与Citrobacter（柠檬酸杆菌属）丰度呈负相关。大鼠PFC中的BDNF含量与Prevotella9（普氏菌属）、Coprococcus1、Coprococcus2（粪球菌属）、Desulfovibrio（脱硫弧菌属）、PrevotellaceaeGa6Algroup（普雷沃氏菌科）丰度呈正相关,与Lactobacillus（乳酸菌）丰度呈负相关。其中普雷沃氏菌、粪球菌、脱硫弧菌丰度的减少,及乳杆菌、拟杆菌、柠檬酸杆菌丰度的增加可促进抑郁的发生。结果与H2S逆转糖尿病脱硫弧菌的相对丰度的降低、厚壁菌和柠檬酸杆菌的相对丰度的升高一致。表明H2S的抗糖尿病抑郁作用与调控糖尿病大鼠肠道菌群的作用密切相关。[结论]1.H2S可调节糖尿病大鼠肠道菌群。2.H2S抗糖尿病性抑郁作用与其对肠道菌群的调控作用有关。