维生素D对酒精性肝损伤大鼠肝功能及肠道菌群的调节作用

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目的探讨维生素D(vitamin D,VD)对酒精性肝损伤(alcoholic liver disease,ALD)大鼠肝脏功能的改善效果及其对肠道菌群的调节作用。方法1.动物分组:8周龄SPF级雄性SD大鼠75只,适应性喂养3周后,随机分为5组,每组15只,分别为对照组(control,C)、酒精模型组(model,M)、甘立欣干预组(diammonium glycyrrhizinate,DG)、VD低剂量组(low doses of VD,LD)和VD高剂量组(high doses of VD,HD)。M组(56°白酒灌胃):第1~4周剂量为8 ml/(kg·d),第5~16周剂量为10 ml/(kg·d);DG组(200 mg/(kg·d)甘立欣和56°白酒灌胃);LD组(1.5μg/(kg·d)VD和56°白酒灌胃);HD组(3.0μg/(kg·d)VD和56°白酒灌胃),白酒剂量均同M组;C组(等量生理盐水灌胃),实验持续16周。末次灌胃后,每组大鼠于无菌鼠笼中取3-5粒粪便,-80℃冷冻备用。16周末,大鼠禁食不禁水12 h,用3%戊巴比妥钠麻醉处死大鼠,腹主动脉取血。室温静置30 min后,于4℃条件下、3000 r/min离心10 min,采取血清,检测生化指标。摘取肝脏组织,留存H&E标本和电镜标本后,剩余肝脏组织经液氮速冻,并置于-80℃冰箱冻存用于后续实验。2.实验期间,每周测定大鼠进食量及体重。3.苏木精-伊红(Hematoxylin-Eosin,H&E)染色观察大鼠肝脏组织病理学改变,透射电镜观察肝细胞超微结构变化。4.酶联免疫吸附法(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清25(OH)D、白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF-α)及内毒素(Lipopolysaccharide,LPS)水平。5.全自动生化分析仪检测血清谷丙转氨酶(Glutamic-pyruvic transaminase,ALT)、谷草转氨酶(glutamic oxalacetic transaminase,AST)、γ-谷氨酰转肽酶(Gamma-glutamyl transpeptidase,GGT)及胆碱酯酶(cholinesterase,CHE)的含量。6.利用16S r DNA基因测序技术分析大鼠肠道菌群的差异。结果1.干预期间,各组大鼠体重和进食量普遍低于对照组。2.M组大鼠血清25(OH)D水平(6.03±1.25)ng/ml比C组(18.22±1.02)ng/ml显著降低了66.9%。甘立欣干预后,大鼠血清25(OH)D水平达到(15.69±0.82)ng/ml,较M组显著增加了1.6倍。HD组(11.87±1.82)ng/ml、LD组大鼠(8.22±1.53)ng/ml血清25(OH)D水平,较M组分别显著增加了96.84%和36.32%,且差异均具有显著性(P<0.05)。3.H&E染色结果显示,C组大鼠肝细胞完整,胞核清晰,肝索呈放射状排列;M组大鼠肝细胞肿胀变形;与M组相比,LD组大鼠脂肪泡减少;DG组与HD组大鼠肝索排列较为整齐,组织结构趋向正常。4.透射电镜观察显示,C组肝细胞核膜完整,核仁清晰,线粒体形态正常。M组大鼠肝细胞线粒体和粗面内质网肿胀变形、嵴紊乱。与M组相比,LD组肝小叶结构不清晰,但程度低于M组;HD组和DG组的上述病变得到明显改善。5.M组大鼠血清中ALT、AST及GGT水平均显著升高(P<0.05),分别较C组升高了74.30%,43.17%和53.16%,血清CHE水平降低了29.96%(P<0.05)。与M组相比,甘立欣及VD干预后均得到明显改善。6.与C组相比,M组大鼠IL-6及TNF-α水平分别显著升高了161.64%和87.72%(P<0.05)。与M组相比,高剂量的VD干预后,IL-6的水平显著降低了19.62%(P<0.05),但血清TNF-α水平无明显变化(P>0.05)。7.M组大鼠血清LPS水平达到(35.85±5.24)EU/L,与C组(17.88±4.95)EU/L相比,显著升高了100.0%(P<0.05)。与M组相比,HD组和DG组的血清LPS水平分别显著下降了26.44%和19.83%(P<0.05)。8.16S r DNA测序结果显示,chao1指数和Shannon指数显示三组间物种丰富度和多样性无显著性差异。Beta多样性分析结果提示,三组间物种结构和组成存在明显差异,其中,HD组与C组更为相似,而M组与其他两组存在较大差异。在门水平上,三组均以Firmicutes、Bacteroidetes和Candidatus Saccharibacteria菌门为主,其余菌门相对丰度较低。在属水平上,C组最优势菌属为Saccharibacteria_genera_incertae_sedis,而M组及维生素D高剂量组最优势菌属分别为Prevotella和Lactobacillus。与C组相比,M组Lactobacillus菌属相对丰度显著降低(P<0.05),而Prevotella及Alistipes菌属丰度则明显升高(P<0.05)。与M组相比,HD组Bifidobacterium和Lactobacillus菌属显著富集(P<0.05)。结论1.适量补充VD可明显改善ALD大鼠肝脏组织病理学变化,缓解肠源性内毒素介导的炎症反应。2.高剂量VD显著降低了ALD大鼠肠道中致病菌Prevotella,Alistipes菌属的丰度,显著增加了Bifidobacterium及Lactobacillus益生菌的丰度,并调节ALD大鼠肠道微生态紊乱,进而缓解肝损伤。
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