建立阿尔茨海默症人源肠道菌群动物模型

目的使用粪菌移植方法经口途径获得阿尔茨海默症人源肠道菌群(human flora-associated,HFA模型小鼠,并通过生物信息学、组织病理学等方法对模型进行评价。方法无菌雌性C57BL/6J小鼠28只,随机分为阿尔茨海默症模型(AD)组和对照(CON)组,分别经口途径接种阿尔茨海默症患者及健康志愿者的新鲜粪便悬液,在移植6、10周后每组安乐7只动物,取粪便进行16S r DNA检测;取脑组织和血液进行Aβ含量、细胞因子检测,脑组织进行组织病理学检查。结果CON组与AD组动物体重增长差异无显著性。α-多样性分析,在造模后两个时间点AD组Simpson指数升高(P<0.05,P<0.01),ACE(P<0.05)和Chao1(P<0.05),Shannon指数降低(P<0.05,P<0.01),与CON组比较差异有显著性。在科水平,AD组拟杆菌科丰度升高(P<0.01,P<0.05),毛螺菌科(P<0.001)、消化链球菌科(P<0.01)丰度降低;在属水平,AD组拟杆菌属丰度升高(P<0.01,P<0.05),梭菌属(P<0.01,P<0.05)、毛螺菌属(P<0.01,P<0.0001)、寄生菌属(P<0.01,P<0.001)丰度降低,与CON比较差异有显著性。β-多样性分析结果,AD组、CON组不同时间点肠型分布在相同区域,不同组别肠型分布在不同区间。2组动物的肠道菌群在微生物物种构成方面存在显著性差异(P<0.05)。AD组小鼠在建模10周时血液和脑中Aβ40含量升高(P<0.05,P<0.01),与CON组比较差异有显著性。与老年斑形成相关的细胞因子检测,IL-1β在建模6周时浓度降低(P<0.05);IL-10在建模6周时升高(P<0.01);TGF-β在建模10周时浓度降低(P<0.01),与CON组比较差异有统计学意义。组织病理学检查未见老年斑生成。结论本研究通过接种患者粪便悬液的方法建立了阿尔茨海默症人源菌群小鼠模型,模型小鼠肠道菌群的结构丰度、与老年斑生成相关细胞因子含量等指标的改变与阿尔茨海默症病人的临床表现类似。

基于LC-MS的冠心病人源菌群小鼠代谢组学研究

目的使用基于液态色谱-质谱联用法(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)的非靶向代谢组学技术研究冠心病人源菌群小鼠特征性代谢产物。方法 28只无菌雌性C57BL/6J小鼠分为对照组(CON)和模型组(CAD),分别接种健康志愿者和冠心病患者的新鲜粪便悬液,移植后6周和10周每组安乐7只动物采集血浆,使用LC-MS技术对小鼠的血浆代谢物进行研究,运用PCA和PLS-DA统计学方法鉴别特征代谢物及相关代谢通路。结果最终通过标准品确认30个在2个时间点均存在的特征性差异代谢物。其中L-肉毒碱、苯丙酮酸、1-萘酚、2-萘酚在模型组显著升高。胆汁酸代谢通路、甘氨酸丝氨酸和苏氨酸代谢途径在建模6周、10周均下调。结论冠心病人源菌群小鼠出现与患者类似的代谢紊乱。

冠心病人源肠道菌群小鼠模型的建立及评价

目的通过粪菌移植方法建立冠心病人源肠道菌群(human flora-associated,HFA)小鼠模型并对模型进行评价。方法28只无菌雌性C57BL/6J小鼠分为对照(CON)组和模型(CAD)组,分别接种健康志愿者和冠心病患者新鲜粪便悬液,移植后6周和10周每组安乐7只动物,取粪便、血液、主动脉进行16S rDNA、血脂、细胞因子和组织病理学检查。结果从第5周开始CAD组动物体重增长加快(P<0.05)。α-多样性分析,CAD组的Simpson指数在两个时间点的数值均升高(P<0.05,P<0.01),Shannon指数(P<0.05,P<0.01)、ACE(P<0.05)和Chao1指数均降低(P<0.05)。CON组reads主要分布在厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、梭杆菌门(Fusobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻菌门(Cyanobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)。造模6周时,CAD组厚壁菌门、软壁菌门丰度降低(P<0.05),拟杆菌门、疣微菌门丰度升高(P<0.01);造模10周时,CAD组厚壁菌门丰度降低(P<0.01),拟杆菌门、疣微菌门丰度升高(P<0.01)。β-多样性分析,CAD组、CON组的肠型分布在不同区域,同一组的不同阶段则分布在相同区域。CAD组与CON组在微生物物种构成方面存在显著性差异(P<0.05)。CAD组小鼠在建模6周和10周时血液中甘油三酯(TG)(P<0.05,P<0.01),胆固醇(TC)(P<0.05),乳酸脱氢酶(LDH)(P<0.01,P<0.0001)和磷酸激酶(CK)(P<0.01,P<0.05)值均升高。低密度脂蛋白(LDL-C)在建模6周时升高(P<0.05)。细胞因子检测,IL-6在建模6周时浓度升高(P<0.05),10周时减低(P<0.00001);IL-10在建模10周时浓度降低(P<0.05);IL-2、IL-4、IL-5、IL-1β在建模10周时浓度升高(P<0.0001,P<0.05,P<0.0001,P<0.01)。IL-12p70、TNF-α、INF-γ在两个时间点差异无统计学意义。CAD组及CON组小鼠的冠状动脉苏木素-伊红(H.E)染色在建模后两个时间点均未见泡沫细胞形成等动脉粥样硬化改变。结论本研究利用粪菌移植方法获得冠心病人源菌群小鼠,肠道菌群结构丰度、体重、血脂、细胞因子含量等指标出现了与临床类似的改变。

基于高通量测序的不同年龄恒河猴肠道菌群结构差异分析

目的观察不同年龄恒河猴肠道菌群结构和丰度的变化。方法 50只恒河猴,分为成年(5～10岁)、老年(10岁以上)2组,其中成年组33只,老年组17只。采集动物的新鲜直肠粪便,提取DNA后使用Illumina高通量测序平台对样本中细菌16S rDNA-V3区进行测序,定量分析肠道菌群的结构和丰度。结果老年组和成年组获得的优化序列数差异无显著性(P> 0.05)。α-多样性分析,老年组恒河猴肠道菌群的Chao1指数(P=0.0174)、Simpson指数(P=0.0258)、ACE指数(P=0.0121)与成年组比较降低,Shannon指数与成年组比较升高(P=0.0132)。老年组与成年组相比,在门水平,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度升高(P=0.0013),厚壁菌门(Firmicutes)、螺旋体门(Spirochaetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、粘胶球形菌门(Lentisphaerae)相对丰度降低(P=0.0283,P=0.0002,P=0.0482,P=0.0242)。在科水平,Prevotellaceae相对丰度升高(P=0.0001),Ruminococcaceae、Clostridiales、Spirochaetaceae、Christensenellaceae相对丰度降低(P=0.0039,P=0.0080,P=0.0002,P=0.0021)。在属水平,老年组unidentified_Prevotellaceae相对丰度升高(P=0.0001),乳杆菌属(Lactobacillus)、八迭球菌(Sarcina)、unidentified_Spirochaetaceae相对丰度降低(P=0.0114,P=0.0227,P=0.0028)。β-多样性分析,老年组肠道菌群与成年组分布在不同区域,差异有显著性(P=0.003)。LEfSe分析,在成年组,链球菌属(Streptococcus)、布赫纳氏菌属(buchnera)、乳杆菌属(lactobacillus)是具有统计学意义的生物标记物。结论恒河猴肠道菌群的结构随年龄增长而改变。丰度降低,多样性增高。

无菌APPswe/PS1ΔE9双转基因小鼠模型建立及脑内斑块变化初步观察

目的 使用剖宫产净化方法建立无菌APPswe/PS1ΔE9(PAP)双转基因小鼠模型并对动物脑内斑块沉积情况进行初步观察,为研究肠道菌群与阿尔茨海默症关系提供新的动物模型。方法 选择阳性PAP雄性杂合子鼠与经产的C57野生型雌鼠1∶2进行交配。怀孕母鼠在超净工作台内行剖宫产手术,用无菌ICR小鼠代乳。术后每个月进行无菌状态检测;PCR方法检测剖宫产所得PAP仔鼠的基因型;免疫组化方法定量检测9月龄PAP小鼠脑内斑块变化情况。结果 实施剖宫产手术12例,获仔鼠66只,剖宫产存活率及离乳存活率分别为95.45%(63/66)和95.24%(60/63),净化后按国标检测无菌状态均为合格。免疫组化结果显示9月龄无菌PAP小鼠海马内斑块较同月龄SPF级动物减少。结论 通过剖宫产净化技术去除了PAP小鼠携带的菌群,9月龄无菌PAP小鼠脑内斑块减少。

IL-38对小胶质细胞活化和吞噬能力的调控作用及机制

目的近年来阿尔茨海默病的发病率居高不下,已成为我国目前和今后数十年面临的严重问题。β类淀粉样肽(Aβ)在大脑堆积是导致阿尔茨海默病的原因之一。小胶质细胞既是大脑的免疫细胞,又是大脑的垃圾清理细胞。而在阿尔茨海默患者中,小胶质细胞清除细胞碎片和蛋白沉积物的能力减弱,导致淀粉样蛋白β斑块积聚。本研究主要探究IL-38对小胶质细胞活化和吞噬能力的调控作用及其机制,为阿尔茨海默病的防治找到新线索。方法采用免疫荧光法观察原代Wistar近交系大鼠小胶质细胞IL-38及其受体IL-1R1,IL-1RL2和IL-1RAPL1的表达。将原代大鼠小胶质细胞分为2组:正常对照组和IL-38实验组,对照组无处理,实验组分别以1,25和50μg·L-1IL-38蛋白处理24 h,以50μg·L-1IL-38蛋白处理6,12,24和36 h,采用荧光计数法检测小胶质细胞对Aβ和葡聚糖的吞噬能力,q PCR法检测小胶质细胞炎性因子(IL-1β,IL-6,INos及Tnf-α)和抗炎因子(IL-10,Arg1及Mrc1)的表达。Westren蛋白印迹法检测IL-38蛋白刺激和LY294002抑制PI3K后PI3K-RAC1通路蛋白及磷酸化水平改变。将PAP小鼠分为2组,每组8只,通过脑立体定位分别注射AAV-Control和AAV-IL-38,采用免疫荧光法观察两组脑内斑块的大小和分布,通过新物体识别和旷场实验等观察2组行为学改变。结果 IL-38及其受体在小胶质细胞中均有表达,且IL-1RL2表达较高;小胶质细胞经50μg·L-1IL-38蛋白刺激24 h后吞噬Aβ和葡聚糖增多,Arg1和Mrc1表达增多,提高PI3K和AKT的磷酸化水平和RAC1和CDC42的表达,但抑制PI3K后未出现上述变化;脑定位注射AAV-IL-38后PAP小鼠斑块减少,提高新物体识别能力。结论 IL-38通过激活PI3K-RAC1通路促进小胶质细胞的吞噬功能。