黄蜀葵花通过调节非肥胖糖尿病小鼠的肠道菌群改善糖尿病肾病中循环代谢物的水平

Abelmoschus Manihot ameliorates the levels of circulating metabolites in diabetic nephropathy by modulating gut microbiota in non-obese diabetes mice.

作者信息Ruiya Shi, Yingjun Tao, Haitao Tang, Chenhua Wu, Jingjin Fei, Haitao Ge, Harvest F Gu, Jie Wu
PMID36583468
发布时间2023-04
DOI10.1111/1751-7915.14200

实验完整度

中

包含动物模型(NOD小鼠)的16S rDNA测序、血浆代谢组学及相关性分析,但缺乏功能验证和机制验证实验。

主要模型

非肥胖糖尿病(NOD)小鼠 NOD小鼠的十二指肠、回肠和结肠菌群 NOD小鼠血浆

重点核对

NOD小鼠糖尿病造模标准:连续两次血糖≥11.1 mmol/L HKC剂量:0.45 g/kg,口服灌胃,每日一次,持续4周 16S rDNA测序区域:V3-V4区,引物341F/806R 血浆代谢组学样本制备:100 μl血浆加入400 μl甲醇,LC-MS分析

摘要

黄葵胶囊(HKC)是一种传统中药,已用于治疗包括糖尿病肾病(DN)在内的肾脏疾病。本研究旨在利用患有DN的非肥胖糖尿病(NOD)小鼠,评估HKC在调节肠道菌群和改善代谢物水平方面的作用。采用16S rDNA测序技术分析了NOD小鼠经HKC治疗和未治疗的三个肠道部位(十二指肠、回肠和结肠)的菌群。采用液相质谱联用技术对NOD小鼠血浆进行非靶向代谢组学分析。结果显示,HKC给药改善了NOD小鼠的DN,十二指肠中的菌群对HKC干预更敏感,而结肠中的菌群对代谢的影响更大。HKC处理后,Faecalitalea和Muribaculum等菌属显著增加,并与大多数改变的代谢物呈负相关,而Phyllobacterium、Weissella和Akkermansia则呈相反趋势。血浆代谢物,主要包括氨基酸和脂肪酸,如蛋氨酸亚砜、支链氨基酸(BCAAs)和顺式-7-十六碳烯酸,在HKC治疗后表现出明显的恢复至正常水平。因此,本研究提供了实验证据,表明HKC可能通过调节肠道菌群,进而改善DN中的代谢物水平。

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
HKC能否通过调节肠道菌群来改善糖尿病肾病(DN)中的循环代谢物水平?
核心机制
HKC通过调节肠道菌群组成,增加有益菌属(如Faecalitalea、Muribaculum)并减少有害菌属(如Phyllobacterium、Weissella、Akkermansia),进而改善血浆中氨基酸和脂肪酸等代谢物的水平。
主要证据
基于NOD小鼠模型,通过16S rDNA测序分析肠道菌群变化,结合血浆代谢组学检测,发现HKC处理后菌群改变与代谢物恢复相关,并通过相关性分析支持菌群-代谢物-疾病指标的关联。
研究意义
研究为HKC治疗DN的机制提供了实验证据,表明其可能通过调节肠道菌群来改善代谢紊乱,并提示特定代谢物(如蛋氨酸亚砜、BCAAs和顺式-7-十六碳烯酸)可能作为DN早期诊断和治疗的潜在生物标志物。

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

糖尿病肾病模型建立与生理指标评估

评估NOD小鼠DN的发生及HKC的治疗效果。

对NOD小鼠进行血糖监测,建立高血糖模型,记录饮食、饮水、尿量,并检测尿白蛋白/肌酐比值(UACR)和尿白蛋白排泄率(UAER),比较HKC处理前后的变化。

2

肠道菌群16S rDNA测序分析

分析HKC治疗对十二指肠、回肠和结肠菌群组成和多样性的影响。

手术双重结扎获取肠道内容物,提取总DNA,扩增16S rDNA V3-V4区,进行Illumina测序,并进行生物信息学分析(OTU聚类、α多样性、β多样性、LEfSe差异分析)。

3

血浆非靶向代谢组学分析

鉴定HKC治疗引起的血浆代谢物变化。

采集血浆样本,进行LC-MS分析,比较HKC、Control和ND三组间的代谢物差异,并通过PCA、聚类热图和代谢通路富集分析。

4

菌群-代谢物-疾病指标相关性分析

探究肠道菌群变化与血浆代谢物及疾病指标之间的关联,揭示HKC的作用机制。

对差异菌属、差异代谢物和疾病指标(如血糖、UACR、UAER等)进行Spearman相关性分析,并使用热图展示相关性。

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
AxyPrep DNA凝胶回收试剂盒Axygen Biosciences--
MAU和Cr的ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co, Ltd--
Graphpad Prism----
SPSS----
QIIME----
R----

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
糖尿病模型建立
小鼠品系和性别、年龄、血糖标准(≥11.1 mmol/L)、样本量
阅读提示:Animals and housing conditions, Grouping and treatment
HKC给药
给药剂量(0.45 g/kg)、给药方式(口服灌胃)、给药频率(每日一次)、给药持续时间(4周)
阅读提示:Grouping and treatment
16S rDNA测序
肠道部位(十二指肠、回肠、结肠)、DNA提取方法、PCR引物(341F/806R)、测序平台(Illumina PE250)、样本量
阅读提示:16S ribosomal DNA sequence analysis, Bioinformatics analysis
血浆代谢组学
血浆样本体积、蛋白沉淀方法、LC-MS参数、数据库(NovoDB)、样本量
阅读提示:Plasma metabolomics
统计分析
统计方法(Wilcoxon、t-test等)、相关性分析方法(Spearman)、显著性阈值
阅读提示:Statistical analysis