电针ST36调节肠道微生态并可能帮助修复重症急性胰腺炎大鼠模型的肠道屏障

Electroacupuncture at ST36 modulates the intestinal microecology and may help repair the intestinal barrier in the rat model of severe acute pancreatitis.

作者信息Huimin Xu, Qian Wen, Hangqi Hu, Sihao Yang, Lingyun Lu, Xiangyun Hu, Hao Li, Xianhao Huang, Ning Li
PMID38381095
发布时间2024-02
DOI10.1111/1751-7915.14401

实验完整度

高

包含体内动物模型、16S rRNA测序、SCFAs代谢组学、组织病理、免疫组化、免疫荧光和Western blot等多层级验证,并进行了功能验证(炎症因子、肠道屏障蛋白)和机制探讨(菌群与SCFAs)。

主要模型

L-鸟氨酸诱导的SAP大鼠模型(Sprague-Dawley大鼠) 大鼠肠组织(回肠和结肠)样本 大鼠盲肠内容物样本

重点核对

SAP模型诱导:腹腔注射30% L-鸟氨酸(3.0 g/kg,pH 7.3-7.4),间隔1小时两次;24小时后成模。 EA干预:连续波模式,电流1.0 mA,频率3 Hz(2秒)或6 Hz(3秒),每12小时治疗一次,共4次,每次30分钟。 实验分组:CON、CON_EA、SAP、SAP_EA,每组8只大鼠。 关键检测:血清淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6、LL-37和内毒素水平;肠道组织病理评分、MPO免疫组化、紧密连接蛋白(Occludin、ZO-1)和LL-37的免疫荧光和Western blot。 微生物分析:16S rRNA V3-V4区测序,α多样性(Chao1, Shannon)、β多样性(PCoA)和属水平组成变化。

摘要

重症急性胰腺炎(SAP)的发生和发展与肠道屏障损伤密切相关。临床实践和研究证据表明,电针(EA)足三里(ST36)穴位可以改善SAP患者的肠道屏障功能和腹部症状;然而,具体作用机制尚不清楚。本研究旨在观察SAP大鼠肠道微生物群和代谢物的变化,并探讨EA刺激ST36对SAP大鼠肠道屏障损伤的影响。采用16S rRNA基因测序结合微生物多样性分析、短链脂肪酸(SCFAs)靶向代谢组学、免疫组织化学、免疫荧光、蛋白质印迹等技术,探讨EA刺激双侧ST36穴位对SAP相关肠道屏障损伤的作用机制。我们的结果表明,EA刺激ST36可以通过调节肠道微生态来修复肠道屏障损伤,从而减少肠道炎症,恢复肠道功能,最终改善SAP的预后。我们的研究从微生物群和SCFAs调节的角度为SAP患者肠道屏障损伤的机制和治疗提供了新的见解。

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
电针ST36是否通过调节肠道微生态修复SAP大鼠的肠道屏障损伤,并改善SAP的预后?
核心机制
电针ST36调节肠道菌群组成和代谢产物(尤其是增加丁酸等短链脂肪酸),上调肠道紧密连接蛋白(occludin、ZO-1)和抗菌肽LL-37的表达,从而修复肠道屏障,减少内毒素和炎症因子(TNF-α、IL-6),减轻全身炎症反应。
主要证据
在L-鸟氨酸诱导的SAP大鼠模型中,电针ST36减少了胰腺和肠道病理损伤,降低了血清淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6和内皮素水平,升高了LL-37水平;16S rRNA测序显示菌群组成改变(乳酸杆菌等有益菌增加);SCFAs靶向代谢组学显示丁酸等短链脂肪酸有升高趋势;Western blot和免疫荧光显示紧密连接蛋白和LL-37表达恢复。
研究意义
研究从肠道微生物和短链脂肪酸调节的角度为SAP肠道屏障损伤的机制和治疗提供了新见解,表明电针ST36可能作为改善SAP预后的辅助疗法。

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SAP大鼠模型并进行电针干预

建立L-鸟氨酸诱导的SAP模型,并观察电针ST36对SAP严重程度的影响。

雄性SD大鼠随机分为CON、CON_EA、SAP、SAP_EA四组。SAP组腹腔注射两次30% L-鸟氨酸(3.0 g/kg,间隔1小时),对照组给予等量生理盐水。SAP_EA和CON_EA组在成模后进行电针ST36干预,连续波模式,电流1.0 mA,频率3/6 Hz,每次30分钟,每12小时一次,共4次。72小时后处死取材。

2

评估胰腺和肠道的病理损伤及炎症反应

验证SAP模型成功建立,并观察电针ST36对胰腺和肠道炎症的影响。

处死后取胰腺和肠道组织,进行H&E染色评估病理评分;取血清检测淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6、LL-37和内毒素水平。

3

分析肠道菌群组成和多样性

探究电针ST36对SAP大鼠肠道菌群结构和多样性的影响。

收集盲肠内容物,提取DNA,进行16S rRNA V3-V4区扩增和Illumina测序,分析α多样性(Chao1, Shannon)、β多样性(PCoA)、门水平和属水平菌群组成。

4

检测短链脂肪酸(SCFAs)含量

评估电针ST36对SAP大鼠肠道SCFAs代谢的影响。

取盲肠内容物,采用GC-MS靶向代谢组学检测八种短链脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等)的含量,并分析与菌群的相关性。

5

评估肠道屏障功能

检测电针ST36对肠道屏障蛋白和通透性的影响。

通过免疫荧光和Western blot检测紧密连接蛋白(Occludin、ZO-1)和抗菌肽LL-37的表达,并通过血清内毒素水平评估肠道通透性。

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
L-鸟氨酸Sigma--
刺激器(型号3800)A-M SystemsModel
单极不锈钢针----
气相色谱-质谱联用仪Agilent8890B-5977B
2-乙基丁酸----
E.Z.N.A.®土壤DNA提取试剂盒Omega Bio-tek--
NanoDrop分光光度计Thermo Scientific--
AxyPrep DNA凝胶提取试剂盒Axygen Biosciences--
Quantus荧光计Promega--
Illumina MiSeq PE300平台Illumina--
ELISA试剂盒NEOBIOSCIENCE--
ELISA试剂盒Jiangsu Meimian Industrial Co., Ltd.--
显色法鲎阿米巴样细胞裂解物检测XIAMEN BIOENDO Technology Co., Ltd.--
蔡司Axio Imager A2光学显微镜Zeiss--
抗髓过氧化物酶抗体Proteintech22225-1-SAP
抗Occludin抗体ProteinTach27260-1-SAP
抗ZO-1抗体ProteinTach21773-1-SAP
抗LL-37抗体AbclonalA15653
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
PVDF膜----
HRP标记的山羊抗兔IgG抗体----
Western blot成像仪Bio-Rad--

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
动物品系、性别、年龄、体重;诱导剂L-鸟氨酸的剂量、浓度、注射途径、次数和间隔;造模成功的确认标准
阅读提示:见Experimental Procedures - Animals and ethics
电针干预
穴位定位;电针频率、电流强度、刺激模式、每次持续时间、治疗次数和间隔
阅读提示:见Experimental Procedures - EA intervention
样本采集
麻醉药物及剂量;采血、组织取材和盲肠内容物采集的具体方法
阅读提示:见Experimental Procedures - Sample collection
微生物多样性分析
16S rRNA V3-V4区引物;测序平台;OTU聚类阈值;α多样性和β多样性分析的具体方法
阅读提示:见Experimental Procedures - DNA extraction, 16S rRNA gene amplification, and sequencing
短链脂肪酸检测
盲肠内容物起始量;提取溶剂和条件;内标种类及浓度;GC-MS参数(载气、流速、程序升温)
阅读提示:见Experimental Procedures - GC-MS analysis
炎症因子和肠道屏障评估
ELISA试剂盒检测的指标和血清稀释倍数;免疫荧光和Western blot的抗体稀释比例;内毒素检测方法
阅读提示:见Experimental Procedures - ELISA, Histopathology analysis, Western blot