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昼夜节律紊乱可导致人体脂质代谢及胆汁酸代谢的异常,特别在高脂膳食条件下可能促进脂肪肝、肥胖等疾病的发展。本研究探讨节律基因Per1/Per2敲除引起的昼夜节律紊乱在正常与高脂饮食条件下,对肠道胆汁酸代谢昼夜节律的影响与机制。雄性C57BL/6小鼠随机分成4组,分别为野生型对照组(WTCON),野生型高脂组(WTHFD),Per1/Per2基因敲除对照组(DKOCON)和Per1/Per2基因敲除高脂组(DKOHFD),分别饲喂正常饲料或高脂饲料,为期16w(周)。在实验结束时,每组动物以间隔12h,即在7:00 am(zeitgeber 0,ZT 0)和7:00 pm(zeitgeber12,ZT12),分为2个处理时间点组,分别取样处理。常规方法检测空腹血糖、血脂及肝脏组织油红O染色,肠道组织H&E染色分析。采用LC-MS靶向定量测定肠道胆汁酸含量,Illumina Mi Seq测序测定肠道菌群丰度。采用Western blot方法测定肠道和肝脏中昼夜节律蛋白CLOCK及其输出因子REV-ERBα、RORα表达以及肠道胆汁酸调节蛋白FXR、SHP、FGF15等的表达变化。结果表明:HFD鼠肝脏脂质、血生化指标均显著高于CON鼠(P<0.05),肝组织油红O染色与肠组织H&E染色HFD鼠出现脂质聚积。肠道胆汁酸结果表明:无论早晚,正常或高脂饮食的DKO小鼠胆汁酸总量、结合胆汁酸含量与游离胆汁酸含量较WT鼠显著减少(P<0.05)。胆汁酸-肠道菌群关联分析结果表明:Firmicutes菌门中,Acetatifactor丰度与β-TMCA含量呈显著负相关(P<0.05),与β-MCA含量呈正相关;Lactobacillus丰度与CA含量呈显著负相关(P<0.05),与DCA呈正相关;Ruminococcaceae丰度与DCA含量呈显著正相关(P<0.05),与CA含量呈负相关。Western blot检测肠道胆汁酸调节蛋白质结果显示:WT小鼠和DKO小鼠的FXR、SHP和FGF15的表达趋势基本相同。以SHP为例,DKO鼠的表达明显低于WT鼠;两种鼠在ZT12时的表达均显著高于ZT0时(昼夜相差2-3倍);高脂饲喂也显著增加SHP的表达(增加幅度为1.6-3倍)。Western blot检测肠道昼夜节律途径中核心节律基因CLOCK和其调控因子REV-ERBα结果显示:CLOCK和REV-ERBα的变化趋势基本一致,正常饮食条件下,DKO和WT小鼠的CLOCK和REV-ERBα表达没有显著差异(除ZT12时DKO小鼠的CLOCK表达有显著升高外),而在高脂饮食条件下,DKO鼠与WT鼠出现了明显的变化:ZT12时,WT小鼠的CLOCK和REV-ERBα表达显著低于ZT0时(P<0.01),而DKO小鼠正好相反,这两种蛋白的表达在ZT12时显著高于ZT0时(P<0.01)。结论:Per1/Per2基因敲除降低了肝脏胆汁酸的合成与分泌,肠道胆汁酸总量和结合胆汁酸显著减少,影响小鼠肠道的消化吸收与生长代谢,这与DKO鼠体型偏瘦有关。肠道胆汁酸受体信号途径及FGF15的表达昼夜节律对肝胆汁酸合成的昼夜变化有重要影响,同时高脂饮食等因素对FGF15的表达影响明显,可能在胆汁酸合成调控上发挥作用。在Per1/Per2基因敲除可改变肠道的昼夜节律,使CLOCK和REV-ERBα表达呈现昼夜节律颠倒的异常表现。