果糖喂养的雌性和雄性大鼠肠道组织中炎症与微生物群关系的研究:二甲双胍的调节作用

Investigation of the relationship between inflammation and microbiota in the intestinal tissue of female and male rats fed with fructose: Modulatory role of metformin.

作者信息Azimet Yalçın Buğdaycı, Saadet Özen Akarca Dizakar, Mürşide Ayşe Demirel, Suna Ömeroğlu, Fatma Akar, Mecit Orhan Uludağ
PMID38884844
期刊Daru
发布时间2024-12
DOI10.1007/s40199-024-00521-2

实验完整度

包含体内动物模型、血清及组织生化检测、组织病理学、免疫组化和16S rRNA测序等多层级验证,并进行了功能及机制相关分析。

主要模型

Wistar Albino大鼠 果糖诱导的代谢综合征大鼠模型 二甲双胍治疗模型

重点核对

雄性32只、雌性32只,共64只Wistar Albino大鼠 20%果糖溶液饮水喂养15周 二甲双胍200 mg/kg,羧甲基纤维素溶解,胃管给药,每日一次,持续最后7周 对照组、CMC组、二甲双胍组、果糖组、果糖+二甲双胍组,每组样本量为C:n=6, CMC:n=4, M:n=6, F:n=8, FM:n=8

摘要

背景:据报道,高果糖(HF)摄入被认为是代谢综合征(MetS)的病因之一,可导致肠道微生物群的变化和代谢紊乱。关于二甲双胍对患有MetS的雄性和雌性大鼠中HF诱导的肠道异常的影响,目前了解有限。目的:本研究探讨了二甲双胍治疗对HF诱导的MetS中肠道微生物群、肠道紧密连接(TJ)蛋白和炎症参数的性别依赖性影响。方法:雄性及雌性大鼠通过饮水给予20%果糖溶液,持续15周。在最后七周内,每天通过胃管给予二甲双胍(200 mg/kg)。进行了生化、组织病理学、免疫组织化学和生物信息学分析。差异在p<0.05时被认为具有统计学意义。结果:在果糖喂养的大鼠中,二甲双胍治疗促进了两种性别的葡萄糖、胰岛素、胰岛素抵抗稳态模型评估指数(HOMA-IR)和甘油三酯(TG)值。二甲双胍治疗显著降低了果糖喂养的雄性和雌性大鼠的炎症评分(p<0.05)。此外,二甲双胍治疗显著降低了果糖喂养雄性回肠组织中的白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)(p<0.05)。在果糖喂养的雌性大鼠中,二甲双胍治疗增加了Occludin和Claudin-1的肠道免疫反应性。HF和二甲双胍治疗改变了肠道微生物组成。在雌性中,HF增加了厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比率。在疾病组中,Bifidobacterium pseudolongum;在治疗组中,Lactobacillus helveticus和Lactobacillus reuteri是两种性别的优势物种。当比较雄性和雌性组时,Akkermansia muciniphila在雄性治疗组中占优势。结论:总之,二甲双胍治疗促进了果糖喂养大鼠两种性别的生化参数。二甲双胍对炎症参数、通透性因素和肠道微生物群显示出性别依赖性影响。二甲双胍对果糖诱导的肠道变化具有部分调节作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
二甲双胍对果糖诱导代谢综合征大鼠肠道炎症、紧密连接蛋白和肠道微生物群的调节作用是否存在性别依赖性。
核心机制
二甲双胍可能通过调节肠道微生物群(如增加Akkermansia muciniphila)和影响紧密连接蛋白(如Occludin和Claudin-1)及炎症因子(如IL-1β和TNF-α)来改善肠道屏障功能,具有性别差异。
主要证据
生化指标(葡萄糖、胰岛素、HOMA-IR、TG)、回肠组织炎症因子ELISA、组织病理学评分、免疫组化检测紧密连接蛋白、16S rRNA基因测序分析肠道菌群。
研究意义
表明二甲双胍对果糖诱导的肠道变化具有部分调节作用,为理解二甲双胍治疗MetS的性别特异性机制提供依据,提示需要包括两性的更全面研究。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立代谢综合征大鼠模型

通过果糖喂养诱导MetS模型,并验证疾病模型的建立。

给予雄性及雌性Wistar大鼠20%果糖溶液作为饮用水,持续15周;在第8周检测血糖和TG以确认模型建立。

2

二甲双胍治疗

评估二甲双胍对果糖诱导的MetS大鼠的干预效果。

从第8周开始,每日一次经口给予二甲双胍(200 mg/kg,溶于羧甲基纤维素)或载体,持续7周。

3

血清生化指标检测

评估血糖、胰岛素、HOMA-IR和甘油三酯水平的变化。

采用ELISA法检测血清葡萄糖、胰岛素和TG水平,并计算HOMA-IR。

4

回肠组织炎症因子检测

测量回肠组织中IL-1β、TNF-α和NF-κB水平。

用ELISA法检测回肠组织匀浆上清中的炎症因子。

5

组织病理学评估

评估回肠组织的形态学变化和炎症程度。

HE染色后,测量绒毛长度、宽度、隐窝深度,并进行炎症评分。

6

免疫组化分析

检测紧密连接蛋白(Zonulin、Occludin、Claudin-1等)的表达。

使用特定抗体进行免疫组化染色,并量化免疫阳性面积百分比。

7

肠道微生物群分析

分析盲肠内容物中微生物群的组成和多样性。

提取粪便DNA,扩增16S rRNA V3-V4区,进行MiSeq测序,并进行生物信息学分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
葡萄糖ELISA试剂盒BioVision--
胰岛素ELISA试剂盒Cusabio--
甘油三酯ELISA试剂盒BioVision--
IL-1β ELISA试剂盒ScienCell--
TNF-α ELISA试剂盒ScienCell--
NF-κB ELISA试剂盒Cusabio--
Zonulin抗体Biossbs-1808R
Occludin抗体Biossbs-1495R
Claudin-1抗体Biossbs-1428R
Claudin-2抗体Biossbs-7125R
ZO-1抗体Biossbs-1329R
E-钙黏蛋白抗体Biossbs-10009R
F-肌动蛋白抗体Biossbs-1571R
GeneMATRIX组织与细菌DNA纯化试剂盒EurXE3551
Kapa HiFi热启动预混液Kapa BiosystemsKK2601
Ampure XP磁珠BeckmanA63880
Illumina Nextera XT Index试剂盒v2 Set AIlluminaFC-131-2001
Miseq试剂V2试剂盒IlluminaMS-102-2002

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
大鼠品系、性别、年龄、体重;果糖浓度、持续时间;喂养条件
阅读提示:Methods: Experimental animals, Design of experimental groups and MetS
二甲双胍给药
剂量、给药途径、溶剂、频率、持续时间
阅读提示:Methods: Design of experimental groups and MetS
血清生化分析
ELISA试剂盒种类、血样处理、离心条件
阅读提示:Methods: Biochemical parameters
组织炎症因子检测
组织处理、ELISA试剂盒、离心条件
阅读提示:Methods: Protein analysis in ileum tissue by ELISA method
组织病理学评估
染色方法、图像采集设备、形态测量参数、评分标准
阅读提示:Methods: Histopathological analyses
免疫组化分析
抗体种类、稀释度、孵育时间、显色方法、图像分析
阅读提示:Methods: Immunohistochemical analyses
微生物群分析
DNA提取方法、PCR引物、测序平台、文库构建、生物信息学分析流程
阅读提示:Methods: Bioinformatics Analysis in Feces by 16S rRNA Gene Sequencing