枸杞和嗜酸乳杆菌通过肠道菌群非依赖性途径协同保护小鼠免受抗结核药物诱导的雄性生殖损伤

Lycium barbarum and Lactobacillus acidophilus synergistically protect against anti-tuberculosis drug-induced male reproductive injury via gut microbiota-independent pathways in mice.

作者信息Xiaoyong Song, Wei Guan, Zhimin Du, Yi Gong, Dan Wang, Yajun Xiong, Yuting Gao, Xinli Shi
PMID40761284
发布时间2025-07-21
DOI10.3389/fmicb.2025.1622017

实验完整度

高

包含小鼠体内模型(正常/模型/枸杞/左卡尼汀及伪无菌小鼠分组),涉及精子质量、性激素、肠道屏障、16S rRNA测序和转录组等多层次验证,并进行功能验证(如L. acidophilus补充)。

主要模型

雄性昆明小鼠模型 抗生素诱导的伪无菌小鼠模型

重点核对

小鼠品系:昆明小鼠,SPF级,6周龄 抗结核药物剂量:利福平100 mg/kg/d,异烟肼50 mg/kg/d,灌胃给药,持续21天 枸杞煎液剂量:1.75 g/kg/d,灌胃给药,持续21天 左卡尼汀剂量:28 mg/kg/d,灌胃给药,持续21天 嗜酸乳杆菌剂量:1×10^8 CFU/鼠,灌胃给药,持续21天

摘要

背景:作为一线抗结核药物,利福平(RIF)和异烟肼(INH)在使用过程中与生殖损伤相关,并伴随肠道菌群(GM)的持续失调。枸杞(Wolfberry)是一种药食同源物质,常用于中医治疗男性生殖相关疾病。然而,枸杞通过调节肠道菌群来减轻抗结核(anti-TB)药物诱导的生殖损伤的潜力尚未见报道。本研究旨在探讨枸杞对雄性小鼠抗结核药物诱导的生殖损伤的保护作用及机制。方法:将四十只雄性昆明小鼠随机分为正常组、模型组、枸杞组和左卡尼汀组(每组n=10)。正常组每天灌胃超纯水,而其他三组在每天给予RIF和INH前3小时分别通过灌胃给予超纯水、枸杞煎液和左卡尼汀,持续21天。另外40只小鼠通过口服抗生素(ATB)水1周制成伪无菌小鼠,然后分为ATB组、ATB+枸杞组、ATB+嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)组和ATB+枸杞+嗜酸乳杆菌组。在灌胃给予RIF和INH之前,小鼠连续21天分别通过灌胃给予超纯水、枸杞煎液、嗜酸乳杆菌或枸杞和嗜酸乳杆菌的组合。随后,评估精子活力、精子数量和血清卵泡刺激素(FSH)、黄体生成素(LH)和睾酮(T)水平。收集肠道内容物进行16S rRNA测序和实时PCR,并对睾丸组织进行病理和转录组分析。结果:枸杞改善了抗结核药物诱导的生殖损伤小鼠的精子质量。具体而言,枸杞增加了精子数量和活力,减轻了睾丸病理损伤,并调节了包括FSH、LH和T在内的性激素水平。此外,枸杞恢复了肠道屏障功能,增加了肠道中嗜酸乳杆菌的丰度,并调节了参与精子细胞分化、精子发育和减数分裂细胞周期的关键过程。值得注意的是,枸杞和嗜酸乳杆菌的组合对抗结核药物诱导的生殖损伤产生了最显著的保护作用。结论:我们的研究结果表明,枸杞通过部分由肠道菌群调节介导的保护作用来抵抗抗结核药物诱导的生殖损伤,但这种作用并不完全依赖于微生物群。重要的是,枸杞和嗜酸乳杆菌在抵抗抗结核药物诱导的生殖损伤中发挥协同作用。

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
枸杞能否减轻抗结核药物诱导的雄性小鼠生殖损伤,其是否通过调节肠道菌群实现,并且与嗜酸乳杆菌是否具有协同作用。
核心机制
枸杞通过调节肠道菌群(特别是增加嗜酸乳杆菌丰度)、增强肠道屏障功能,并调控与精子细胞分化、精子发育和减数分裂细胞周期相关的过程,从而部分介导保护作用,但该作用并非完全依赖菌群。
主要证据
动物实验显示枸杞增加精子数量和活力,减轻睾丸病理损伤并调节性激素水平;16S rRNA测序和实时PCR显示枸杞改善菌群失调并增加嗜酸乳杆菌丰度;转录组分析显示枸杞调节精子发育相关通路。
研究意义
为利用枸杞和嗜酸乳杆菌组合作为减轻抗结核药物生殖毒性的策略提供了证据,并强调了肠道菌群在生殖健康中的重要性。

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

建立抗结核药物诱导的生殖损伤模型

评估抗结核药物(利福平和异烟肼)对雄性小鼠生殖系统的损伤作用。

雄性昆明小鼠通过灌胃给予利福平(100 mg/kg/d)和异烟肼(50 mg/kg/d),持续21天。

2

评估枸杞对生殖损伤的保护作用

检测枸杞对精子质量、睾丸组织病理和性激素水平的影响。

模型组在给予抗结核药物前3小时灌胃超纯水,枸杞组灌胃枸杞煎液(1.75 g/kg/d),左卡尼汀组灌胃左卡尼汀(28 mg/kg/d)。通过精子计数和活力分析、H&E染色、ELISA评估保护效果。

3

分析肠道菌群变化

探究枸杞对抗结核药物引起的肠道菌群失调的调节作用。

收集粪便样本进行16S rRNA基因测序(V3-V4区)和实时PCR分析,评估菌群组成、多样性和特定菌种丰度。

4

评估肠道屏障功能

检测枸杞对抗结核药物引起的肠道屏障损伤的修复作用。

通过结肠组织的H&E染色、ZO-1免疫组化、PAS染色(杯状细胞计数和隐窝深度)评估肠道屏障结构和功能。

5

转录组学分析

揭示枸杞保护作用的分子机制,特别是对精子发生相关通路的影响。

取正常组、模型组和枸杞组小鼠睾丸组织进行转录组测序,鉴定差异表达基因(DEGs),并进行GO和KEGG富集分析。

6

验证肠道菌群的作用和协同效应

探究枸杞的保护作用是否依赖肠道菌群,以及枸杞与嗜酸乳杆菌是否具有协同保护作用。

使用抗生素水处理小鼠建立伪无菌模型,然后分组给予枸杞、嗜酸乳杆菌或两者组合,评估精子质量、睾丸病理和性激素水平。

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
利福平SolarbioR8011
异烟肼SolarbioI8460
左卡尼汀NOETHEAST PHARMH19990372
枸杞煎液TongRenTang Chinese Medicine2210038
链霉素MACKLIN3810-74-0
万古霉素PUKE1404-93-9
Ham's F-10培养基PricellaPM151110
伊红BaSOBA4098
HistoCore BIOCUT切片机LeicaRM2265
正置显微镜LeicaDM4B
睾酮检测试剂盒mlbioml001948
FSH检测试剂盒mlbioml001910
LH检测试剂盒mlbioml001984
酶标仪Molecular DevicesSpectraMax
SuperReal PreMix PlusTIANGENFP205-02
实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
PAS染色试剂盒YuanyeR20526
免疫组化试剂盒ZSGB-BIOPV-9000
ZO-1抗体Abcamab276131
DAB显色试剂盒ZSGB-BIOZLI-9018

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
小鼠品系:昆明小鼠,SPF级,6周龄;饲养条件:温度23±1°C,相对湿度50±10%,12小时光照/黑暗循环。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.1节
药物诱导
利福平剂量:100 mg/kg/d;异烟肼剂量:50 mg/kg/d;给药方式:灌胃;给药时间:每天,持续21天。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.2节和第2.3节
干预治疗
枸杞煎液剂量:1.75 g/kg/d;给药方式:灌胃;给药时间:在抗结核药物前3小时,持续21天。左卡尼汀剂量:28 mg/kg/d。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.3节
伪无菌模型
抗生素水组成:链霉素5 mg/mL、氨苄青霉素1 mg/mL、万古霉素0.25 mg/mL;处理时间:7天。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.2节和第2.3节
协同干预
嗜酸乳杆菌剂量:1×10^8 CFU/鼠;给药方式:灌胃;组合治疗:枸杞(1.75 g/kg/d)+嗜酸乳杆菌(1×10^8 CFU/鼠)。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.3节
精子质量分析
精子计数方法:血细胞计数板,40倍物镜,5个中央中方格;精子活力定义:PR+NP。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.4节
肠道菌群分析
16S rRNA测序区域:V3-V4;分析平台:QIIME2版本2022.11。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.7节
转录组分析
DEG筛选标准:|log2FoldChange|>1且p<0.05;富集分析p<0.05。
阅读提示:参见Materials and Methods第2.8节