论著
抗生素预处理对丁酸梭菌治疗葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎疗效和肠道菌群的影响
中华消化杂志, 2021,41(6) : 402-409. DOI: 10.3760/cma.j.cn311367-20201031-00640
摘要
目的

探讨在有无抗生素预处理条件下,丁酸梭菌对小鼠结肠炎的疗效和肠道菌群的影响。

方法

将30只清洁级BALB/c小鼠随机分为空白对照组、葡聚糖硫酸钠(DSS)组、抗生素+DSS组、丁酸梭菌+DSS组、抗生素+丁酸梭菌+DSS组,每组6只。采用四联抗生素(氨苄西林1 g/L、新霉素1 g/L、甲硝唑1 g/L、万古霉素0.5 g/L)加正常饮用水循环预处理30 d后,用DSS诱导小鼠结肠炎模型,同时给予丁酸梭菌+DSS组、抗生素+丁酸梭菌+DSS组小鼠1×106 CFU丁酸梭菌灌胃。通过小鼠疾病活动指数(DAI)、结肠长度和组织学病理评分评估丁酸梭菌对结肠炎小鼠的作用,采用ELISA法检测血清炎症因子,通过粪便16S rRNA测序检测丁酸梭菌对小鼠肠道菌群的影响。统计学方法采用两样本t检验。

结果

空白对照组小鼠一般情况良好,DAI在0分上下波动;DSS组小鼠给予DSS饮用水4 d时出现体重下降、粪便不成形、肉眼血便等结肠炎表现;在DSS干预4 d时,丁酸梭菌+DSS组小鼠DAI低于DSS组[(0.000±0.000)分比(0.444±0.111)分],差异有统计学意义(t=4.000,P=0.016 1);在DSS干预10和12 d时,抗生素+丁酸梭菌+DSS组小鼠DAI均低于抗生素+DSS组[(0.000±0.000)分比(1.111±0.222)分、(0.667±0.000)分比(1.889±0.222)分],差异均有统计学意义(t=5.000、5.500,P均<0.05)。丁酸梭菌+DSS组小鼠结肠病理组织学评分低于DSS组[(2.50±1.73)分比(5.50±1.00)分],抗生素+丁酸梭菌+DSS组小鼠结肠病理组织学评分低于抗生素+DSS组[(1.25±0.96)分比(5.00±0.82)分],差异均有统计学意义(t=3.000、5.960,P均<0.05)。丁酸梭菌+DSS组IL-1β水平高于空白对照组[(4.464±0.075) ng/L比(3.907±0.080) ng/L],丁酸梭菌+DSS组和抗生素+丁酸梭菌+DSS组TNF-α、IL-6和IL-1β水平均低于DSS组[(2.402±0.383) ng/L、(1.845±0.345) ng/L比(6.958±1.084)ng/L,(1.752±0.146)ng/L、(1.307±0.048) ng/L比(3.537±0.608)ng/L,(4.464±0.075)ng/L、(4.066±0.190) ng/L比(7.477±0.339)ng/L],差异均有统计学意义(t=5.055、3.964、4.495、4.693、6.294、8.674、8.774,P均<0.05)。16S rRNA测序结果显示,丁酸梭菌干预小鼠肠道菌群中出现了大量差异有统计学意义的抑炎或产短链脂肪酸细菌,其中丁酸梭菌+DSS组优势菌有小螺旋菌属[线性判别式分析(LDA)评分=3.667 log10,P=0.004]和寡养单胞菌属(LDA评分=2.778 log10,P=0.044),抗生素+丁酸梭菌+DSS组优势菌属有消化球菌属(LDA评分=2.685 log10,P=0.018)、丁酸单胞菌属(LDA评分=2.712 log10,P=0.011)、嗜胆菌属(LDA评分=3.204 log10,P=0.014)、肠道单胞菌属(LDA评分=3.346 log10,P=0.010)、萨克候选菌(LDA评分=3.363 log10,P=0.029)、脱硫弧菌属(LDA评分=3.402 log10,P=0.025)、颤杆菌属(LDA评分=2.870 log10,P=0.019)和阿克曼氏菌属(LDA评分=4.031 log10,P=0.005)。

结论

丁酸梭菌可有效改善小鼠结肠炎,调整小鼠肠道菌群结构,而抗生素预处理可强化其对肠道菌群的调节作用并增强丁酸梭菌的疗效。

引用本文: 徐婧, 徐豪明, 周有连, 等.  抗生素预处理对丁酸梭菌治疗葡聚糖硫酸钠诱导结肠炎疗效和肠道菌群的影响 [J] . 中华消化杂志, 2021, 41(6) : 402-409. DOI: 10.3760/cma.j.cn311367-20201031-00640.
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IBD是一种以反复腹痛、腹泻为特征的慢性炎症性肠道疾病,其主要类型包括CD和UC。目前IBD的发病机制尚不清楚,可能与遗传、环境、免疫、肠道菌群有关。丁酸梭菌是一种可形成芽孢的严格厌氧革兰氏阳性菌,因能产生大量丁酸而得名。临床研究报道,全结肠切除联合回肠肛管吻合术后UC患者接受丁酸梭菌治疗后,其盲肠炎好转[1]。此外,丁酸梭菌还可有效维持静止期UC患者的缓解[2]。基础研究发现,丁酸梭菌可通过增加盲肠中的乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸含量缓解大鼠的结肠炎症状[3];丁酸梭菌还可通过诱导产IL-10的巨噬细胞等免疫细胞缓解葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium,DSS)诱导的小鼠结肠炎症状[4]。以调节肠道菌群为核心的治疗手段往往涉及抗生素的肠道准备,例如粪菌移植治疗UC前利用万古霉素的肠道准备,以及细菌定植和对单一细菌干预常用的伪无菌小鼠模型,均体现了抗生素预处理在疾病治疗中的重要作用[5,6]。本研究设立抗生素预处理组和未使用抗生素组,在此基础上给予小鼠丁酸梭菌干预,通过评估小鼠的整体状态、疾病活动指数(disease activity index,DAI)、炎症因子表达和粪便菌群变化,探讨丁酸梭菌对DSS诱导结肠炎的疗效,以及抗生素预处理对疗效和肠道菌群的影响。

 
 
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