藥物引發(fā)的2型糖尿病患者腸道菌群結(jié)構(gòu)變化及與降糖作用的關(guān)系研究.pdf

1、二十世紀(jì)末以來，2型糖尿病等代謝性疾病的發(fā)病率快速增加，已經(jīng)成為威脅人類健康最嚴(yán)峻的問題之一。越來越多的研究表明腸道菌群是代謝性疾病發(fā)生的原因之一，可以作為疾病預(yù)防和治療的靶點(diǎn)。用于治療2型糖尿病的一線口服藥二甲雙胍被發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)腸道菌群發(fā)揮其降糖作用，但是不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中找出的響應(yīng)二甲雙胍治療的細(xì)菌種類并不相同，那么二甲雙胍在人群試驗(yàn)中究竟如何調(diào)節(jié)人的腸道菌群目前并不清楚。中藥復(fù)方葛根芩連湯和降糖調(diào)脂方對改善血糖代謝具有良好的效果，但是

2、缺少符合臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)范的人群試驗(yàn)來系統(tǒng)性地評估兩種中藥復(fù)方的療效。而且，由于中藥復(fù)方的成分復(fù)雜多樣，其作用機(jī)制目前并不清楚。中藥的主要有效成分例如小檗堿、黃芩苷等很難被吸收入血，主要以原藥的形式從糞便排出。其中，小檗堿被發(fā)現(xiàn)可以通過增加大鼠腸道中短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌的數(shù)量，降低系統(tǒng)慢性炎癥來預(yù)防高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖和胰島素抵抗，這為研究中藥復(fù)方的作用機(jī)制指明了新的方向。因此，本論文通過兩項(xiàng)隨機(jī)的臨床試驗(yàn)，研究三種藥物——葛根芩連湯、降糖調(diào)脂

3、方和二甲雙胍，在治療2型糖尿病過程中對患者腸道菌群結(jié)構(gòu)的改變及與降糖作用的關(guān)系。
　　首先，我們在一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對照的人群試驗(yàn)中研究了不同劑量葛根芩連湯的降糖效果，它對腸道菌群結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用及其與降糖療效的關(guān)系。結(jié)果表明，高劑量和中劑量治療組糖尿病患者空腹血糖（Fasting blood glucose，F(xiàn)BG）和糖化血紅蛋白（Glycated hemoglobin，HbA1c）的降低值顯著大于低劑量和安慰劑治療組。基于W

4、eighted和Unweighted UniFrac距離的主坐標(biāo)軸分析表明，葛根芩連湯可以調(diào)節(jié)患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，并具有顯著的劑量效應(yīng)，即與治療前的菌群結(jié)構(gòu)相比，隨著葛根芩連湯劑量的增加，患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)偏離得越遠(yuǎn)，且高劑量葛根芩連湯治療4周就已顯著改變患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)。采用冗余分析我們找到了146個(gè)響應(yīng)葛根芩連湯治療的關(guān)鍵細(xì)菌，其中47個(gè)OTU被顯著富集，且17個(gè)OTU與FBG呈顯著負(fù)相關(guān)，9個(gè)OTU和HbA1c呈顯著負(fù)相關(guān)，特別

5、是一種叫做Faecalibacterium prausnitzii的有益抗炎細(xì)菌，它的測序豐度與這兩個(gè)血糖指標(biāo)顯著負(fù)相關(guān)。我們采用 Real-time PCR進(jìn)一步驗(yàn)證了測序的結(jié)果，即葛根芩連湯顯著富集了具有抗炎作用、且在糖尿病患者腸道內(nèi)含量較低的F. prausnitzii，且該細(xì)菌的含量與FBG、HbA1c和餐后2小時(shí)血糖（2h-postprandial blood glucose，2h-PBG）顯著負(fù)相關(guān)，與 HOMA-β顯著正相

6、關(guān)。本研究表明，中藥復(fù)方葛根芩連湯可以調(diào)節(jié)2型糖尿病患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，特別是增加有益菌如Faecalibacterium spp.等的含量，且腸道菌群的改變與血糖代謝的改善顯著相關(guān)，提示腸道菌群可能參與了葛根芩連湯的降糖作用。
　　其次，我們比較了降糖調(diào)脂方與二甲雙胍在治療2型糖尿病合并高血脂過程中，對患者腸道菌群的調(diào)節(jié)作用及與血糖血脂代謝改善的關(guān)系。結(jié)果表明，兩種藥物均顯著改善患者的血糖和血脂代謝，而且，降糖調(diào)脂方改善胰島素抵

7、抗和甘油三酯的效果更好。主成分分析和基于Bray-Curtis距離的主坐標(biāo)軸分析表明，兩種藥物均可以顯著調(diào)節(jié)患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，降糖調(diào)脂方對菌群的調(diào)節(jié)作用顯著大于二甲雙胍。采用co-abundance network analysis，我們找到了被兩種藥物共同改變的共出現(xiàn)（co-abundant）細(xì)菌類群，該類群以Blautia spp.為代表，其豐度與兩種藥物的降糖降脂作用顯著正相關(guān)。此外，與葛根芩連湯作用類似，降糖調(diào)脂方也富集了Fa

8、ecalibacterium spp.，而且，它與4項(xiàng)血糖指標(biāo)（FBG、HbA1c、2h-PBG和 HOMA-IR），以及1項(xiàng)血脂指標(biāo)（甘油三酯）顯著負(fù)相關(guān)。本研究表明，降糖調(diào)脂方和二甲雙胍均顯著改變2型糖尿病合并高血脂患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，特別是增加有益菌如Blautia spp.，其豐度與兩種藥物改善血糖和血脂代謝顯著正相關(guān)，提示腸道菌群可能參與了二甲雙胍和降糖調(diào)脂方的降糖降脂作用。
　　兩項(xiàng)人群試驗(yàn)結(jié)果表明，葛根芩連湯和降糖調(diào)

9、脂方均能顯著富集具有抗炎作用、且在糖尿病患者腸道內(nèi)含量較低的有益菌Faecalibacterium spp.，此外，該類細(xì)菌含量與兩種藥物的降糖作用顯著相關(guān)，說明Faecalibacterium spp.是一類與糖尿病改善相關(guān)的重要功能性細(xì)菌。因此，為了后續(xù)深入研究Faecalibacterium spp.與糖尿病的關(guān)系，我們采用 M2GSC培養(yǎng)基，在厭氧條件下成功地從一名健康成年男性的新鮮糞便樣品中，分離得到了15種不同 ERIC（E

10、nterobacterial repetitive intergenic consensus）類型的Faecalibacterium spp.，這為下一步研究Faecalibacterium spp.與糖尿病的關(guān)系提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
　　綜上所述，本論文研究表明葛根芩連湯、降糖調(diào)脂方和二甲雙胍均可以調(diào)節(jié)2型糖尿病患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，特別是增加有益菌例如Faecalibacterium和Blautia spp.等細(xì)菌的含量，且腸道菌群