双歧杆菌三联活菌改善妊娠糖尿病母鼠肠漏及保护子代胰岛发育成熟的研究

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目的:妊娠糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)给母代和子代带来严重的短期和长期不良影响,然而,临床对轻中度GDM患者缺乏安全有效的干预措施。肠道菌群紊乱和肠漏是GDM状态下引起代谢性炎症、糖脂代谢紊乱的重要机制之一。双歧杆菌三联活菌(BiLaEn)由长链双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和粪肠球菌组成,临床用于治疗由肠道菌群失调引起的急慢性腹泻和便秘,效果良好且无明显不良反应。本研究主要基于肠道微生物群紊乱和肠漏,研究双歧杆菌三联活菌能否通过改善GDM母鼠肠道菌群紊乱,减轻“肠漏”以缓解GDM母鼠的代谢性炎症和糖脂代谢紊乱的情况,同时特别关注GDM高代谢压力对子代鼠胰岛发育成熟的影响,并明确双歧杆菌三联活菌是否具有保护作用。方法:选健康8周龄C57BL/6J雌鼠36只(17-19g),60%高脂饲料诱导4周后根据体重和空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)分为三组(n=12):模型组(GDM)、双歧杆菌三联活菌低浓度组(BiLaEn_L,6.4×10~6CFU/m L)、双歧杆菌三联活菌高浓度组(BiLaEn_H,1.28×10~7CFU/m L),另选同龄C57BL/6J雌鼠做正常对照(Normal,n=12)。自合笼起灌胃给予实验组雌鼠相应剂量的BiLaEn,模型组和正常组给予等量双蒸水,持续给药至母鼠生产。实验期间密切关注孕鼠的情况并于每周对体重进行记录。孕15天进行空腹血糖(FBG)和口服葡萄糖耐量试验(OGTT)实验筛选GDM孕鼠,孕17天眶下静脉取血测定血脂(TC、TG、HDL、LDL)、血清胰岛素及游离脂肪酸(FFA)水平以评价BiLaEn对GDM孕鼠糖脂代谢紊乱的改善作用。采用Elisa方法检测血清炎症相关因子IL-1β、脂多糖(LPS)和肠漏标志物的Zonulin水平,免疫荧光检测母鼠回肠内紧密连接蛋白-1(ZO-1)及巨噬细胞M1样极化标志物F4/80和CD11c的共定位及表达以评价BiLaEn对肠屏障功能的改善作用。孕16-18天连续收集母鼠新鲜粪便,16Sr RNA基因测序测定孕鼠粪便微生物群落组成,GC-MS测定短链脂肪酸(SCFAs)含量以评价BiLaEn对菌群代谢产物SCFAs的调控作用。子代鼠出生后,采用免疫荧光的方法于0,7,14和21天分别检测子代鼠胰岛内胰岛素以及外周胰高血糖素的表达,于0,7,14天时分别检测胰岛内PDX1(β细胞身份标志物)和核糖体蛋白S6(p S6)磷酸化(m TORC1激酶的下游靶点)的表达,综合评价BiLaEn对子代胰岛β细胞发育成熟的影响;随后通过双花扁豆凝集素(DBA)标记胰管来观察子代鼠胰岛形态学发育。子代鼠离乳后,收集母鼠的胰腺组织,免疫荧光检测母鼠胰岛内胰岛素和胰高血糖素的表达。为了进一步观察子代鼠在妊娠状态下的糖脂代谢情况,8周龄雌性子代60%高脂饲料诱导1周后合笼,孕15天进行OGTT,孕17天眶下静脉取血,再次检测孕后期FBG、OGTT及血脂水平(TC、TG、HDL、LDL)以评价BiLaEn对子代雌鼠妊娠状态下糖脂代谢的影响。结果:(一)母代部分母鼠糖脂代谢方面,双歧杆菌三联活菌在不影响产程的情况下,明显降低妊娠后期FBG,血清LDL、TC、TG和FFA水平,升高HDL水平,GDM母鼠孕期口服葡萄糖不耐受和高胰岛素血症得到缓解,明显改善GDM孕鼠糖脂代谢紊乱。母鼠肠道菌群方面,双歧杆菌三联活菌显著升高GDM孕鼠Lactobacillus和Faecalibaculum的水平使norank_f__Desulfovibrionaceae,norank_f__Lachnospiraceae,norank_f__Oscillospiraceae,Mucispirillum,Colidextribacter数量减少。母鼠肠漏方面,双歧杆菌三联活菌能够降低GDM孕鼠血清中致炎因子(LPS、IL-1β)和肠漏标志物(Zonulin)的水平;抑制GDM孕鼠回肠内M1样巨噬细胞标志物F4/80+CD11c+的高表达,并增加紧密连接蛋白ZO-1的表达,证实双歧杆菌三联活菌增强了GDM孕鼠肠屏障功能,减轻代谢性炎症水平。相关性分析结果显示,Lactobacillus与血清FFA,LPS,Zonulin,IL-1β,LDL水平呈负相关,与HDL呈正相关。同样Faecalibaculum与HDL呈正相关,与FFA,Zonulin,LPS,LDL呈负相关。norank_f_Desulfovibrionaceae与FFA,LPS,TG,LDL水平呈正相关,与HDL水平呈负相关;norank_f_Oscillospiraceae与LPS,TG,LDL水平呈正相关,与HDL呈负相关;Mucisprillum与LPS呈正相关。菌群结果解释了双歧杆菌三联活菌对GDM母鼠糖脂代谢紊乱和肠道炎症改善的原因。(二)子代部分子代胰岛发育,首先发现高脂诱导GDM子代鼠出生时伴有明显低血糖,胰岛内明显高表达胰岛素、PDX1和胰高血糖素,呈“过度发育”和“类成熟”状态;出生21天内,GDM子代胰岛功能成熟过程异于正常子代,m TORC1通路关键蛋白p S6在7天时显著高表达,该通路激活状态与正常胰岛不同步。双歧杆菌三联活菌干预对子代出生后胰岛内胰岛素、PDX1、胰高血糖素和p S6的高表达均有一定抑制作用,使其向正常化发展。子代妊娠结果显示,GDM组子代鼠妊娠(高脂诱导)过程中很容易出现葡萄糖不耐受及糖脂代谢紊乱,BiLaEn_H干预可降低子代鼠(雌性)妊娠后期血清FBG、TC、TG和LDL水平,并升高HDL水平,口服葡萄糖不耐受情况也得到一定改善,说明双歧杆菌三联活菌对GDM子代鼠孕期的糖脂代谢紊乱也有一定改善作用。结论:双歧杆菌三联活菌通过调控GDM孕鼠肠道菌群紊乱和肠道屏障功能,显著改善妊娠后期GDM孕鼠的代谢性炎症及糖脂代谢紊乱程度。GDM可致子代鼠胰岛出生时过度发育,呈“类成熟”状态,初生期功能成熟过程也异于正常。双歧杆菌三联活菌对子代胰岛发育有一定保护作用,使其向正常化发展,避免出生时出现明显的“过度发育”。
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