马奶治疗大肠宝如病的免疫调节作用机制研究

目的蒙医将溃疡性结肠炎(UC)归属于“大肠宝如病”范畴。本研究建立葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的UC小鼠模型,观察马奶预防蒙医“大肠宝如病”的作用及免疫调节机制。方法1)马奶对UC小鼠的预防作用:选择C57BL/6J雄性小鼠,连续灌胃马奶(MM)及其有效组分(MW和EXO)21天,其中第14~21天自由饮用3%DSS水溶液诱导UC,评估疾病活动指数(DAI),检测脾脏重量,测量结肠长度,评估结肠大体形态损伤指数(CMDI),以及观察结肠组织形态。2)马奶对UC小鼠细胞因子、T淋巴细胞亚群的调节作用:采用ELISA法检测小鼠血清IL-1β、IL-6、TNF-α、INF-γ、IL-12p40、IL-17、IL-10及TGF-β1等细胞因子的表达水平,采用流式细胞术检测小鼠外周血T淋巴细胞亚群(Th1、Th2、Tc1、Tc2、Th17、Treg细胞)的比例。3)马奶对UC小鼠肠道菌群的影响:采用16S r RNA测序技术检测小鼠肠道内容物的肠道菌群变化,进行了OTUs物种注释、群落结构分析、Alpha多样性分析、Beta多样性分析、以及门属水平差异物种的发现以及KEGG功能预测。4)马奶对UC小鼠肠道代谢物的影响:采用LC-MC非靶向代谢组学技术检测小鼠肠道内容物内源性代谢物,进行多元统计分析,筛选各组潜在差异代谢物以及代谢通路富集。5)肠道微生物多样性与代谢组学联合分析:联合肠道菌群微生物多样性与差异代谢物,计算Spearman相关系数分析之间的关系。结果1)与空白(CON)组相比较,饮用DSS后小鼠的体重、结肠长度显著降低(p<0.01),DAI评分、脾脏的重量、CMDI评分显著升高(p<0.01),组织病理损伤情况较严重。而MM、MW、EXO提前干预后,呈现明显的预防效果。2)与CON组相比较,DSS组小鼠血清促炎因子IL-1β、IL-6、IL-12p40、TNF-α、IFN-γ、IL-17的表达水平显著升高(p<0.01),抗炎因子IL-10与TGF-β1的表达水平显著降低(p<0.01),细胞因子完全失衡。而MM、MW、EXO提前干预后,小鼠血清细胞因子恢复平衡状态;与CON组相比较,DSS组小鼠外周血Tc1、Th1和Th17细胞比例显著升高(p<0.01),Tc2、Th2和Treg细胞比例显著降低(p<0.01)。而MM、MW、EXO提前干预后,能够显著降低Tc1、Th1、Th17细胞比例(p<0.01),并提高Tc2、Th2、Treg细胞比例(p<0.01,p<0.05)。3)经过质控分析测序抽平获得2371个OTUs,共检测出17个门水平、24个纲水平、61个目水平、97个科水平以及176个属水平的物种。肠道微生物群落中门与属水平上,MM、MW、EXO干预能够显著升高拟杆菌门的丰度(p<0.05),显著降低弯曲状杆菌门、幽门螺杆菌属、臭杆菌属的丰度(p<0.05)。LEf Se分析丰度靠前的差异物种中,DSS+MM、DSS+MW、DSS+EXO组有益菌占比比DSS组高。KEGG通路分析预测马奶能够下调次生代谢生物合成、不同环境的微生物代谢、氨基酸的生物合成、氨基糖与核苷酸糖代谢等代谢通路的基因。4)采用LC-MS技术检测到5914个代谢物。包括丙素类、脂质与类脂分子、核苷,核苷酸与类似物等一级化合物,苯与取代衍生物、有机酸与衍生物等二级化合物,氨基酸,肽与类似物等三级化合物。PCA与OPLS-DA分析反映,各组间具有显著差异(p<0.05)。与DSS组相比较,DSS+MM组、DSS+MW组、DSS+EXO组分别有169、289、111个差异代谢物。在KEGG分析中,MM具有下调氨基酰基-t RNA生物合成、半胱氨酸与蛋氨酸代谢、D-氨基酸代谢等代谢通路上的蛋氨酸代谢物,而MW能够下调D-氨基酸代谢通路上的D-赖获悉更多氨酸代谢物。5)差异代谢物脱氧胆酸、别胆酸与幽门螺杆菌属、大肠志贺氏杆菌属、内脏臭气杆菌等物种呈正相关,与拟杆菌属、普雷沃菌科_UCG-001、拟杆菌属、厚壁菌门呈负相关,L-异亮氨酸与拟杆菌属呈正Microbiology抑制剂相关,与幽门螺杆菌属、内脏臭气杆菌、普雷沃氏菌_NK3B31群呈负相关。结论本研究利用DSS诱导的UC小鼠模型,探讨马medication delivery through acupoints奶及其有效组分干预后的效果、免疫学表型与肠道菌群、肠道代谢物以及之间的关系。马奶及其有效组分缓解UC作用是通过平衡细胞因子IL-1β,IL-6,TNF-α,INF-γ,IL-12p40,IL-17,IL-10和TGF-β1和T淋巴细胞亚群Th1,Th2,Th17,Treg,Tc1和Tc2来实现。其作用机制是通过改善肠道有益菌拟杆菌属丰度的上升与有害菌幽门螺旋杆菌丰度的降低,而这些微生物能够改善肠道代谢物轮廓。肠道代谢物与宿主肠粘膜互作影响肠道免疫或直接侵入肠道固有层激活巨噬细胞和T细胞,影响T细胞亚群分化和细胞因子分泌,最终达到溃疡性炎症部位缓解的效果。但马奶的物质基础与肠道免疫屏障保护之间的相互作用机制还待深入研究。本研究为马奶预防蒙医“大肠宝如病”及马奶物质基础研究提供科学依据。