利用伪无菌小鼠研究肠道菌群在茶多酚减肥中的作用

摘要

肠道菌群与宿主肥胖密切相关，宿主肥胖又会引起低度慢性炎症、引发高血压、高血脂等相关心脑血管疾病。伪无菌小鼠动物模型是研究肠道菌群与肥胖及其他相关疾病关系的有利“工具”。20只8周龄C57BL/6J雄性小鼠给予抗生素混合物饮水，剔除大部分肠道微生物模拟无菌动物。随机分成两组：对照组（pgf CK）和高脂组（pgf HF），分别饲喂常规纯化饲料与高脂纯化饲料8周。以20只SPF级小鼠作对照，分为spf CK和spf HF组，分别饲喂常规纯化饲料与高脂纯化饲料8周。常规方法测定小鼠体重、血清中血糖、血脂指标、胰岛素水平，HE染色做小鼠附睾脂肪切片，利用Image-Pro Plus6.0图像处理软件计算脂肪细胞面积、长径、短径。
　　结果表明，与spf HF组小鼠相比，pgfHF组伪无菌小鼠的体重、脂肪垫、肾周脂重量显著低于spf HF组小鼠（P<0.001）；胰岛素水平、脂肪细胞大小也显著低于spf HF组小鼠（P<0.01），pgfHF组伪无菌小鼠出现低体重低脂肪的表型，与无菌小鼠动物模型特征一致。因此本课题采用抗生素处理建立伪无菌小鼠动物模型来预示无菌小鼠试验的结果，进一步研究伪无菌小鼠和SPF小鼠对茶多酚减肥作用的响应差异。
　　利用茶多酚饲喂肥胖的SPF级小鼠和伪无菌小鼠，常规方法测定小鼠体重、血糖。采集小鼠的血清用放射性免疫技术和酶联免疫法测定血脂指标、胰岛素水平、炎症水平；HE染色做小鼠附睾脂肪切片，利用Image-Pro Plus6.0图像处理软件计算脂肪细胞面积、长径、短径。
　　结果显示，0.8％茶多酚对SPF与伪无菌小鼠体重分别减轻7.7%和7.6%，1.6%茶多酚可减轻SPF与伪无菌小鼠体重分别达8.6%和10.8%。茶多酚干预后，肥胖的SPF小鼠与伪无菌小鼠空腹血糖极显著下降（P<0.01），SPF级肥胖小鼠总胆固醇降低7.7%、甘油三酯含量降低26.51%，高密度脂蛋白胆固醇升高10.08%，而茶多酚对伪无菌小鼠甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇含量无显著影响。茶多酚显著抑制SPF级小鼠的脂肪细胞膨大（P<0.01），脂肪组织形态接近于对照组。伪无菌小鼠的脂肪细胞面积、长径、短径均极显著大于SPF级小鼠（P<0.001），脂肪细胞膨大现象未得到改善。
　　高脂饮食诱导SPF与伪无菌小鼠体内促炎症因子IL-1、IL-6、TNF-α水平升高、抗炎症因子 IL-10水平下降；茶多酚干预后，SPF与伪无菌小鼠体内炎症得到改善，与茶多酚有剂量依赖关系。炎症因子 IL-1、IL-6、TNF-α水平下降、IL-10水平上升；并且伪无菌小鼠体内IL-1、IL-6水平略低于SPF小鼠，IL-10水平较SPF小鼠略高。
　　高脂饮食后，SPF小鼠肠道厚壁菌门、放线菌门、变形菌门的细菌丰度显著高于spf CK组。茶多酚干预后，放线菌门细菌丰度下降，厚壁菌门/拟杆菌门的细菌丰度比值降低。抗生素处理后，伪无菌小鼠肠道菌群多样性降低，并且大量定植了疣微菌门的细菌，高脂饮食还引起肠杆菌、普氏菌的丰度提高、乳杆菌丰度下降等；经过茶多酚调控，菌群结构得到调整，阿克曼菌、乳杆菌丰度上升，肠杆菌、普氏菌丰度下降甚至消失。
　　本研究结果表明，茶多酚可以控制SPF小鼠与伪无菌小鼠的体重增加、降低空腹血糖水平、提高胰岛素敏感性、抑制脂肪累积还可以降低体内炎症水平；但是伪无菌小鼠与SPF小鼠对茶多酚减肥作用的响应具有明显差异。高脂饮食导致小鼠肠道菌群紊乱，茶多酚调控后得到改善。即便伪无菌小鼠减肥效果不及SPF小鼠，但是经过茶多酚调控的伪无菌小鼠较单纯摄取高脂饮食的伪无菌小鼠体重、炎症水平等均有所改善。说明肠道菌群是茶多酚发挥减肥作用的关键因素。

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1 前言

1.1 肠道菌群与肥胖

1.1.1 饮食改变肠道菌群结构

1.1.2 肠道菌群影响肥胖

1.1.3 肠道菌群引发炎症反应

1.2 伪无菌小鼠动物模型

1.3 茶多酚干预肥胖

1.4 实验主要内容与技术路线

2材料与方法

2.1 材料

2.1.1实验动物

2.1.2 动物饲料

2.1.3 主要试剂与药品茶多酚

2.1.4 主要仪器与设备

2.2 实验方法

2.2.1 伪无菌肥胖小鼠模型构建与分组

2.2.2 SPF级肥胖小鼠模型构建与分组

2.2.3 空腹血糖检测

2.2.4 口服葡萄糖耐量实验

2.2.5 胰岛素、血脂指标检测

2.2.6 病理切片的制备和脂肪细胞面积测量

2.2.7 小鼠肠道微生物多样性分析

2.2.8统计学分析

3 结果与分析

3.1 肥胖小鼠模型建立

3.1.1 高脂饮食诱导小鼠体重增加

3.1.2 高脂饮食诱导小鼠脂肪累积

3.1.3高脂饮食诱导小鼠血糖、血脂变化

3.1.4 高脂饮食诱导小鼠胰岛素变化

3.1.5 高脂饮食诱导小鼠脂肪组织形态变化

3.2 茶多酚对SPF级小鼠的减肥效果

3.2.1 茶多酚控制SPF小鼠体重

3.2.2 茶多酚改善SPF小鼠糖耐量

3.2.3 茶多酚改善SPF小鼠血脂水平

3.2.4 茶多酚提高SPF小鼠胰岛素敏感性

3.2.5 茶多酚抑制SPF小鼠脂肪累积

3.2.6 茶多酚对SPF小鼠结肠盲肠发育的影响

3.2.7 茶多酚对SPF小鼠肝脏细胞形态的影响

3.2.8 茶多酚降低SPF小鼠炎症水平

3.3 茶多酚对伪无菌小鼠的减肥效果

3.3.1 茶多酚控制伪无菌小鼠体重

3.3.2 茶多酚改善伪无菌小鼠糖耐量

3.3.3 茶多酚改善伪无菌小鼠血脂水平

3.3.4 茶多酚提高伪无菌小鼠胰岛素敏感性

3.3.5 茶多酚抑制伪无菌小鼠脂肪累积

3.3.6 茶多酚对伪无菌小鼠结肠盲肠发育的影响

3.3.7 茶多酚对伪无菌小鼠肝脏细胞形态的影响

3.3.8 茶多酚降低伪无菌小鼠炎症水平

3.4 伪无菌小鼠和SPF小鼠对茶多酚的响应差异

3.4.1脂肪重量差异

3.4.2肝脏重量差异

3.4.3结肠、盲肠重量差异

3.4.4 脂肪细胞长径、短径、面积大小差异

3.4.5 伪无菌和SPF小鼠炎症水平差异

3.4.6 SPF小鼠肠道菌群门水平丰度变化

3.4.7 伪无菌小鼠肠道菌群门水平丰度变化

3.4.8 SPF小鼠肠道菌群属水平丰度变化

3.4.9 伪无菌小鼠肠道菌群属水平丰度变化

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 SPF小鼠肥胖模型建立

4.1.2 伪无菌小鼠肥胖模型建立

4.1.3 伪无菌与SPF小鼠对茶多酚的响应差异

4.1.4 茶多酚干预对小鼠肠道菌群结构的影响

4.2 结论

4.3 创新之处

4.4 展望

致谢

参考文献

附录