背景高尿酸血症和痛风是严重危害人们健康和降低生活水平的一种代谢性疾病。近年来随着人们生活水平的提高,高蛋白、高果糖饮食的生活方式引起高尿酸血症和痛风的发病率显著升高。高尿酸血症不但是痛风和尿酸性肾病的发病原因,而且大量的研究表明高尿酸血症与肥胖、脂代谢紊乱、2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病密切相关。对于高尿酸血症的治疗,主要治疗措施包括改善生活方式、药物降低血清尿酸水平,但效果不佳。随着减重手术的发展,某些代谢性疾病如肥胖、2型糖尿病患者减重手术后糖代谢异常明显改善,同时在临床上观察到肥胖患者减重手术后血清尿酸水平也不同程度降低。但是这些研究主要来源于临床观察,并且高尿酸血症与这些疾病之间是否存在因果关联以及减重手术降低血清尿酸水平的具体机制仍然存在争议,因此在本实验中在第一部分中我们首先建立了高尿酸血症大鼠模型,动态观察高尿酸血症大鼠模型建立过程中糖脂代谢和肠道菌群的变化,并在第二部分中通过观察减重手术对高尿酸血症大鼠糖脂代谢和肠道菌群的影响,探究其相关的机制。现将本实验中的两个部分的研究进行简要介绍:第一部分高尿酸血症大鼠模型建立过程中代谢和肠道菌群的动态变化目的:探究高尿酸血症大鼠建模过程中糖脂代谢和肠道菌群的动态变化。方法:8周龄Wistar大鼠30只随机分为高尿酸血症模型组(Model)和对照组(Control)。模型组自由进食含有10%酵母膏的高嘌呤饲料,并且每日灌胃腺嘌呤和氧嗪酸钾一次,持续三周建立高尿酸血症大鼠模型。空白对照组自由进食标准实验动物饲料,同时灌胃等量的生理盐水。建模过程中每周分别处死模型组和对照组5只,处死前留取粪便样本-80℃保存,细菌16Sr DNA焦磷酸测序技术通过Illumina平台进行肠道菌群分析,麻醉后腹主动脉取血分离血清后样本后检测空腹血糖、血脂等血液学指标。结果:建模过程中,与对照组相比,模型组大鼠血清尿酸、肌酐和尿素氮水平,空腹血糖、胰岛素水平显著增高,通过计算胰岛素抵抗指数HOMA-IR发现模型组显著高于对照组,同时观察到模型组血清甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇水平逐渐升高并显著高于正常对照组,而高密度脂蛋白胆固醇水平显著低于正常对照组。肠道菌群16S r DAN焦磷酸测序后基于unweighted unifrace的主成分分析(Principal coodinate analysis,PCo A)发现模型组与对照组聚类显著分离。肠道菌群物种注释分析发现模型组肠道菌群中益生菌lactobacillus和产丁酸盐菌Ruminococcus spp.和Roseburia spp.相对丰度显著降低,而机会性致病菌Proteobacteria,Escherichia coli和Bacteroides fragilis相对丰度显著升高。Pearson相关性分析显示Entorococcus(r=0.43,P=0.02)和Escherichia(r=0.37,P=0.048)的相对丰度与血清尿酸水平呈正相关关系,而Prevotella(r=-0.32,P=0.03)和Anaerovibrio(r=-0.36,P=0.02)的相对丰度与血清尿酸水平呈负相关关系。虽然Roseburia(r=-0.28,P=0.14)和Ruminococcus(r=-0.32,P=0.1)的相对丰度与血清尿酸水平呈负相关,但是统计学上无显著差异。结论:高尿酸血症大鼠建模过程中糖代谢和脂代谢发生紊乱,同时肠道菌群也发生显著改变。高尿酸血症与肠道菌群失调可能具有密切联系。第二部分Roux-en-Y胃旁路手术和袖状胃切除术对高尿酸血症大鼠代谢和肠道菌群的影响目的:探究两种主要的减重手术Roux-en-Y胃旁路手术(Roux-en-Y gastric bypass,RYGB)和袖状胃切除术(Sleeve gastrectomy,SG)对高尿酸血症大鼠血尿酸、血糖、血脂代谢的影响,并通过观察术后炎症性指标脂多糖(LPS)、IL-6、TNF-α和黄嘌呤氧化酶(XO)活性变化和肠道菌群的变化,探究其相关的机制。方法:8周龄Wistar大鼠40只随机分为高尿酸血症模型组(model,n=30)和空白对照组(control,n=10)。模型组自由进食含有10%酵母膏的高嘌呤饲料,并且每日灌胃腺嘌呤和氧嗪酸钾一次,持续三周建立高尿酸血症大鼠模型。空白对照组自由进食标准实验动物饲料和同期灌胃生理盐水。三周后模型组随机分为RYGB组、SG组和假手术组(Sham),每组10只大鼠,并进行相应的手术处理。术前与术后2、4、6、8周分别对大鼠的体重、食物摄入量进行记录。术前与术后对血清尿酸、肌酐和尿素氮,空腹血糖、血清胰岛素、胰岛素抵抗指数、血清甘油三酯和总胆固醇等生化指标和LPS、IL-6、TNF-α等炎症指标和XO浓度进行检测。术后8周大鼠处死前留取粪便样本进行粪便菌群16S r DNA基因组进行检测,观察术后各组大鼠肠道微生态多样性和物种组成的变化。结果:术前,四组大鼠体重均值的比较差异无统计学意义(分别为control331.6±8.70g vs.sham 332.42±13.57g vs.SG 341.57±13.63g vs.RYGB 336.83±14.92g;P>值均0.05)。术后2、4、6、8周各时间点sham组和control组两组之间体重的均值无显著差异性,而RYGB组和SG组体重均值均较sham组和control组低,差异有统计学意义。术前四组大鼠食物摄入量均值的比较差异无统计学意义(分别为control25.08±0.67g vs.sham 25.74±0.65g vs.SG 25.21±0.84g vs.26.26±0.66g;P值均>0.05)。术后2、4、6、8周各时间点control组和sham组两组之间食物摄入量无显著差异,RYGB组和SG组食物摄入量均值均较control组和sham组显著降低,差异有统计学意义,而RYGB组食物摄入量减少更为明显。建模3周后,与control组相比,model组血清尿酸水平显著增高,两组之间血清尿酸水平差异有显著统计学意义,分别为(145.59±6.37ummol/L vs.195.86±12.78ummol/L;P<0.001)。术后4、6、8周各时间点sham组血清尿酸水平仍然较高,但RYGB组和SG组术后血清尿酸水平均较sham组降低明显,差异有统计学意义,而RYGB组和SG组两组之间血清尿酸水平变化无显著统计学差异。术后血清尿素氮和肌酐水平变化在SG组和RYGB组的变化趋势与血清尿酸水平变化趋势基本一致。对于糖代谢指标,术前3个实验组大鼠空腹血糖水平均较control组明显增高(分别为sham 7.17±0.64mmol/L,SG 7.14±1.11mmol/L,RYGB 7.46±0.65mmol/L vs.control 5.16±0.74mmol/L;P值均<0.001)。术后4、6、8周各时间点SG组和RYGB组空腹血糖水平均较sham组显著降低,差异有统计学意义。而SG组和RYGB组两组之间各时间点空腹血糖水平的均值比较无统计学差异。术前3个实验组大鼠空腹胰岛素水平的均值较control组显著增高(分别为sham14.18±0.65m U/L,SG14.18±0.53m U/L,RYGB 14.04±0.46m U/L vs.control10.38±0.62m U/L;P值均<0.001)。术后2、4、6、8周各时间点SG组和RYGB组空腹血清胰岛素水平较sham组显著降低,差异由统计学意义。而SG组和RYGB组两组之间空腹血清胰岛素水平无显著差异。通过计算胰岛素抵抗指数HOMA-IR,我们观察到,术前3个实验组大鼠通过计算得到的HOMA-IR值明显高于control组(分别为sham 2.25±0.16,SG 2.33±0.16,RYGB 2.30±0.60 vs.Control 1.52±0.11;P值均<0.001)。术后2、4、6、8周各时间点SG组和RYGB组均较sham组HOMA-IR计算值降低,差异有统计学意义。而SG组和RYGB组两组之间HOMA-IR水平无显著统计学差异。对于脂代谢指标来说,术前3个实验组血清甘油三酯水平较control组显著升高(分别为sham1.67±0.11mmol/L,SG 1.72±0.09mmol/L,RYGB 1.72±0.17mmol/L vs.Control 0.89±0.16mmol/L;P值均<0.001)。术后从第4周开始SG组或RYGB组血清甘油三酯水平较sham组显著降低,差异有统计学意义。而术后自第6周开始SG组血清甘油三酯水平开始升高,并且与术后第8周时血清甘油三酯水平高于RYGB水平(P<0.05),但仍低于sham组(P<0.01)。术前3个实验组血清总胆固醇水平较control组水平明显增高(分别为sham 2.43±0.28mmol/L,SG 2.41±0.30mmol/L,RYGB 2.43±0.22mmol/L vs.Control 1.56±0.26mmol/L;P值均<0.001)。术后自第4周开始,SG组血清总胆固醇水平较sham组显著降低,而RYGB组自第6周开始血清总胆固醇水平较sham组显著降低,并且一直持续到术后第8周。对于炎症性指标和XO浓度来说,术前3个实验组血清LPS、IL-6、TNF-α和XO水平较control组显著增高,不同炎性指标比较分别为LPS(sham 0.63±0.04EU/L,SG 0.61±0.06EU/L,RYGB0.63±0.07EU/L vs.control 0.26±0.04EU/L;P<0.001);IL-6(sham 17.80±1.0ng/L,SG17.90±0.92ng/L,RYGB 17.93±0.93ng/L vs.control 10.02±0.63ng/L;P<0.001);TNF-α(sham 36.98±0.92ng/d L,SG 36.48±0.80ng/d L,RYGB 36.83±0.91 vs.control24.42ng/d L;P<0.001);XO(sham 13.70±0.57U/L,SG 13.94±0.35U/L,RYGB13.83±0.53U/L vs.control 8.61±0.43U/L;P<0.001)。术后,从总体上来说,与sham组相比,SG组对血清炎症性指标LPS、IL-6、TNF-α和XO的影响较RYGB组较小。RYGB组较sham组显著降低血清炎症性指标和XO浓度。术后,我们观察到与sham组相比,RYGB组Proteobacteria的相对丰度显著高于SG组,RYGB组和SG组显著增加Verrucomicrobia和Akkermansia_muciniphila的相对丰度,而明显降低Escherichia_coli的相对丰度。结论:减重手术可能通过减少摄入、降低高尿酸血症大鼠体重、缓解炎症反应调节黄嘌呤氧化酶、缓解胰岛素抵抗,调节肠道菌群失调减少尿酸的生成和增加尿酸的排出降低血清尿酸水平,并且改善由高尿酸血症导致的血糖、血脂代谢紊乱。