最新研究 | 齐鲁师范:小檗碱通过抑制高脂饮食引起的肝脏炎症和相关肠道微生物群缓解小鼠代谢综合征

2022
01/15

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微生态
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小檗碱通过抑制高脂饮食引起的肝脏炎症和相关肠道微生物群缓解小鼠代谢综合征

编译:微科盟索亚,编辑:微科盟索亚、江舜尧。

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导读  

       齐鲁师范学院生命科学学院孙洪兆教授团队等人于2022年1月12日在Frontiers in Microbiology发表题为《Berberine Relieves Metabolic Syndrome in Mice by Inhibiting Liver Inflammation Caused by a High-Fat Diet and Potential Association With Gut Microbiota》的文章。目前尚不清楚小檗碱是通过调节肠道微生物群落结构来介导其抗炎、降糖和降脂作用,还是先直接调节宿主促炎蛋白的表达和巨噬细胞的活化,然后再作用于肠道微生物群。为了阐明小檗碱介导的代谢调控机制,选择(无特定病原体动物)SPF级别-C57BL/6J雄性小鼠为模型,系统研究了小檗碱对小鼠肝组织病理、炎症因子表达和肠道微生物群落结构的影响。我们筛选了小檗碱的肠道菌群作用靶点,探究小檗碱介导的代谢综合征疗法分子机制及调节肠道微生物群结构和炎症因子的表达。结果表明,高脂肪饮食(HFD)显著改变了小鼠肠道微生物群,从而可能增加了肠道毒素水平,触发了宿主的炎症反应。HFD还降低了产生短链脂肪酸(SCFA)基因的比例,从而阻碍了肠道黏膜免疫和细胞营养吸收,增加了宿主的炎症反应和肝脏脂肪代谢紊乱。此外,小檗碱可以在一定程度上改善慢性HFD引起的炎症性代谢综合征,并有效地改善高脂肪食物在小鼠体内的代谢,这与肠道微生物群落组成密切相关。综上,我们的研究可以提高对代谢性疾病治疗过程中宿主-微生物相互作用的认识,并为小檗碱的作用机制提供新的见解。

关键词:小檗碱,代谢综合征,肠道菌群,高脂饮食,肥胖    

论文ID

名:Berberine Relieves Metabolic Syndrome in Mice by Inhibiting Liver Inflammation Caused by a High-Fat Diet and Potential Association With Gut Microbiota

小檗碱通过抑制高脂饮食引起的肝脏炎症和相关肠道微生物群缓解小鼠代谢综合征

期刊Frontiers in Microbiology

IF:5.64

发表时间:2022.01.12

通讯作者:孙洪兆

通讯作者单位:齐鲁师范学院生命科学学院

DOI号:10.3389/fmicb.2021.752512

实验设计

       选择SPF级别-C57BL/6J雄性小鼠为动物模型,进行6个试验处理(NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食),每组10只小鼠。收集小鼠肝脏、粪便样本,进行组织病理学分析、胰岛素敏感性检测、qPCR验证、肠道微生物测序分析。

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结果

表1. qRT-PCR引物序列表

   31171642202255275

26201642202256145

图1. 实验的主要过程框架图;NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;抗生素处理喂食小鼠含有1g /L氨苄西林、0.5 g/L万古霉素、1g /L新霉素和1g /L甲硝唑的水。

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图2. 小鼠体重(A),口服葡萄糖耐量试验(OGTT)检测的小鼠血糖水平(B),胰岛素耐受性试验(ITT)(C)的变化。每个组织学照片的右上角是一个更大的组织学照片。NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;每个组织学照片的右上角是一个更大的组织学照片。* p< 0.05,** p< 0.01,*** p< 0.001,每个数据5个重复。

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图3. 肝脏病理组织切片苏木精伊红染色,红色表示脂肪细胞。(A)HFD;(B)HFDABT;(C)HFDBBR;(D)HFDABTBBR;(E)NCD;(F)NCDBBR;NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;每个组织学照片的右上角是一个更大比例的组织学照片。

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图4. F4/80免疫组织化学分析小檗碱对HFD小鼠肝巨噬细胞数量的影响,蓝色表示细胞核,棕色表示巨噬细胞。每个组织学照片的右上角是一个更大的组织学照片;NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;箱线图上方的不同字母表示差异显著;每张组织照片的右上角是一张更大比例的组织照片。

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图5. CD4/免疫荧光检测显示小檗碱对HFD小鼠肝脏T细胞数量的影响;蓝色表示细胞核,红色表示T细胞;(A)HFD;(B)HFDABT;(C)HFDBBR;(D)HFDABTBBR;(E)NCD;(F)NCDBBR;(G)箱线图显示T细胞百分比的差异显著;NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;箱线图上方的不同字母表示差异显著;每张组织照片的右上角是一张更大比例的组织照片。

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图6. 炎症因子(A)TNF-α、(B)cox-2、(C) Reg3g、(D)iNOS和(E)Arg1在小鼠肝组织中的表达;NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;每个组织学照片的右上角是一个更大的组织学照片;p< 0.05,** p< 0.01,*** p< 0.001。

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图7. 饮食类型、小檗碱和抗生素对小鼠肠道菌群组成的影响。(A)优势菌门比例;(B)饮食类型、小檗碱和抗生素对优势门相对丰度的影响;(C)基于OTU构成的PCoA;(D)不同饮食、小檗碱和抗生素处理下小鼠肠道菌群优势属相对丰度的变化。NCD,正常饮食;NCDBBR,补充小檗碱的正常饮食;HFD,高脂饮食;HFDBBR补充小檗碱的高脂饮食;HFDABT,添加抗生素的高脂饮食;HFDBBRABT,添加抗生素和小檗碱的高脂饮食;p< 0.05,** p< 0.01,*** p< 0.001。

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图8. 丁酸盐(A)、丙酸盐(B)和丙酮酸盐(C)代谢基因的相对丰度,以及三种代谢通路中所有基因的相对丰度(D);不同字母表示差异显著。

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关键词:
小鼠,饮食,代谢,肠道,抗生素

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