抗生素誘導小鼠菌群變化與宿主代謝組相關性的研究.pdf

1、宿主及其寄生的腸道菌群是一個極其復雜的、變化的生態(tài)系統(tǒng)，長久以來它們一直保持著互惠共生的關系。腸道菌群不僅隨著宿主一起生長變化，還影響著宿主的健康和疾病狀態(tài)。多個研究表明腸道菌群的紊亂可能擾亂宿主正常的生理平衡，從而引發(fā)許多疾病，如結腸癌、炎癥性腸病、腸道易激綜合癥、肥胖、糖尿病、心血管疾病、自閉癥以及過敏性哮喘等。掌握腸道菌群的基本組成及特征，認識腸道菌群的基本功能及代謝，是了解腸道菌群與宿主相互作用機制的基礎。目前腸道菌群的相關研究

2、很多，但是腸道菌群與宿主代謝的相互關系，特別是特定菌群與具體的某個代謝物之間的具體關系，仍然知之甚少。本論文旨在結合微生物分子生態(tài)學和代謝組學技術，重點闡述腸道菌群與宿主代謝的相互關系，為能夠更好的利用腸道菌群改善人類健康做進一步的科學探索，并為其提供一定的理論依據(jù)。
　　本論文中，使用慶大霉素和/或頭孢曲松對BALB/c小鼠進行灌胃處理。采用PCR-DGGE技術對小鼠糞便樣品的16SrRNA基因V3區(qū)域進行PCR擴增以及變性梯度

3、凝膠電泳，分析了受抗生素干擾后小鼠腸道菌群的基本組成。采用基于NMR的代謝組學研究方法對小鼠糞樣及尿液代謝組的動態(tài)變化進行分析。發(fā)現(xiàn)了不同種類和劑量的抗生素對腸道菌群能夠造成不同程度的干擾，其對應的宿主糞便及尿液的代謝組也不相同，進而對它們兩者發(fā)生的變化進行相關性分析，從微生物水平及代謝水平上較為深入地闡述腸道菌群與宿主之間的相互關系。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，抗生素對腸道菌群的分布具有選擇性，受抗生素給藥種類和劑量的影響。這

4、主要體現(xiàn)在經(jīng)抗生素處理后，糞樣中的Barnesiella、Prevotella和Alistipes明顯降低，而Bacteroides、Enterococcus和 Erysipelotrichaceae incertae sedis以及Mycoplasma在慶大霉素和頭孢曲松處理后明顯增加。正常BALB/c小鼠腸道中常見的Barnesiella對腸道菌群的平衡較為敏感，且恢復較慢。經(jīng)抗生素處理后，嚴格厭氧菌的含量顯著下降，而兼性厭氧的含量

5、相應的有所上升，影響了腸道正常的生理健康。另外，腸道菌群在恢復的過程中更易受環(huán)境等因素的影響。
　　其次，抗生素處理后的小鼠糞便樣品中短鏈脂肪酸、氨基酸、初級膽汁酸的代謝水平都有顯著降低，而寡糖、松醇、膽堿和次級膽汁酸（去氧膽酸）則顯著升高。這一現(xiàn)象反映了腸道中有關細菌發(fā)酵、蛋白質(zhì)降解等途徑都受到了抑制，同時，膽汁酸循環(huán)途徑也受到影響。本論文還發(fā)現(xiàn)了一系列與腸道中Bacteroides、Barnesiella、Alistipes和

6、Prevotella相關聯(lián)的糞便代謝物，如短鏈脂肪酸、寡糖、氨基酸等。這些代謝物對宿主健康有重要影響，掌握與這些代謝物相關的菌群，能夠有助于人類利用細菌來改善腸道的健康。
　　最后，經(jīng)抗生素處理后小鼠尿液中酚酸類、甲胺及其他膽堿降解的產(chǎn)物都有所下降，而瓜氨酸、肌酐、甜菜堿和松醇等物質(zhì)都有所上升。這些現(xiàn)象說明抗生素對腸道菌群的干擾導致宿主的酚酸代謝、膽堿代謝以及尿素循環(huán)途徑都受到了一定程度的影響。
　　本文較為詳細的研究了抗生