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目的:大柴胡汤具有和解少阳,内泻热结的功效,可用于治疗非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD),然而其作用机制尚不明确。近期研究表明肠道菌群可影响机体代谢,参与NAFLD进程。本研究运用16S r RNA测序和非靶向代谢组学探讨大柴胡汤对NAFLD的潜在作用机制,为进一步的临床应用提供实验依据和参考。方法:在这项研究中,我们首先使用高脂饮食喂养建立了NAFLD大鼠模型,并给予大柴胡汤进行治疗。通过检测各组大鼠体重、肝指数、血脂、肝功、肝组织病理,观察大柴胡汤对NAFLD模型大鼠的治疗作用;检测各组大鼠血糖、口服葡萄糖耐量试验(Oral glucose tolerance test,OGTT)的曲线下面积(Area under the curve,AUC)、空腹胰岛素,观察大柴胡汤对NAFLD模型大鼠血糖和胰岛素抵抗水平的影响;检测各组氧化应激指标观察大柴胡汤对NAFLD模型大鼠抗氧化水平的影响。其次使用16S r RNA测序检测各组大鼠肠道菌群的组成。通过使用Alpha多样性分析计算各组样本内的肠道菌群多样性,使用Beta多样性分析计算各组样本之间肠道菌群相似性;对各组大鼠肠道菌群门水平、属水平的物种相关丰度进行分析;通过PICRUSt分析预测与属水平差异肠道菌群相关的可能通路。此外,基于血清非靶向代谢组学研究大柴胡汤对NAFLD模型大鼠血清代谢产物的影响。通过主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和偏最小二乘判别分析(Partial least-squares discrimination analysis,PLS-DA)鉴定血清中与NAFLD相关的代谢产物;利用Metabo Analyst网站对差异代谢产物进行代谢通路富集分析,选择KEGG作为数据库筛选重要的差异代谢通路。最后,采用Spearman相关性分析将大鼠的疗效指标、血清非靶向代谢组学与肠道菌群之间进行分析。结果:(1)我们的研究结果表明,大柴胡汤对NAFLD模型大鼠具有治疗作用。与正常组相比,模型组体重明显升高(P<0.01);与模型组相比,大柴胡汤组体重明显降低(P<0.01)。与正常组相比,模型组肝指数明显升高(P<0.01);与模型组相比,大柴胡汤组肝指数明显降低(P<0.05)。与正常组相比,模型组大鼠出现血脂紊乱和肝功能损伤,表现为血清中TC、TG水平和ALT、AST活性均显著高于正常组(分别P<0.01);与NAFLD模型大鼠相比,大柴胡汤治疗显著降低了血清中TC、TG水平和ALT、AST活性(分别P<0.01)。肝组织HE染色和油红O染色结果表明,与正常组相比,模型组肝脏中出现明显肝细胞脂肪变性和脂质沉积,大柴胡汤治疗后可以有效改善上述病理学变化。大柴胡汤还可以降低NAFLD模型大鼠血糖和胰岛素抵抗水平,与正常组相比,模型组OGTT的AUC、FINS和HOMA-IR水平显著升高(分别P<0.01);与模型组相比,大柴胡汤组OGTT的AUC、FINS和HOMA-IR水平均显著降低(分别P<0.01)。同时大柴胡汤可以提高NAFLD模型大鼠的抗氧化水平,与正常组相比,NAFLD模型大鼠的SOD、GSH-Px活性显著降低,MDA水平升高(分别P<0.01);与模型组相比,大柴胡汤组SOD(P<0.05)和GSH-Px(P<0.01)活性升高,MDA(P<0.01)水平降低。(2)16S r RNA测序结果显示,大柴胡汤治疗可以调节NAFLD模型大鼠肠道菌群状态。α多样性和β多样性分析表明正常组、模型组和大柴胡汤组之间肠道菌群出现明显差异。进一步对菌群相对丰度分析发现,门水平上模型组的Firmicutes与Bacteroidetes的比率高于正常组(P<0.01);在大柴胡汤治疗后,Firmicutes与Bacteroidetes的比率与模型组相比有所降低(P<0.05)。在属水平上,模型组中Romboutsia、Bacteroides、Lactobacillus、Akkermansia和Turicibacter的相对丰度显著降低(分别为P<0.01、P<0.01、P<0.01、P<0.01和P<0.05),并且Lachnoclostridium、unidentified_Enterobacteriaceae、Allobaculum和Enterococcus的相对丰度显著增加(分别P<0.05、P<0.05、P<0.01和P<0.01);与模型组相比,大柴胡汤治疗增加了Romboutsia、Bacteroides、Lactobacillus、Akkermansia和Turicibacter的相对丰度(分别为P<0.01、P<0.05、P<0.01、P<0.05和P<0.05),并且降低了Lachnoclostridium和unidentified_Enterobacteriaceae的相对丰度(分别为P<0.01和P<0.05)。此外,PICRUSt分析发现戊糖磷酸、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸、花生四烯酸和甘油磷脂代谢通路可能与大柴胡汤改善NAFLD模型大鼠肠道菌群紊乱状态相关。(3)血清非靶向代谢组学发现,大柴胡汤可以改善NAFLD模型大鼠血清代谢产物。多元化分析PCA与PLS-DA表明正常组、模型组和大柴胡汤组三组之间血清代谢产物存在明显差异。对差异代谢产物的进一步分析发现,与正常组相比Phosphatidylcholine(PC)、Rumenic acid、Linoleic acid、Eicosapentaenoic acid、L-threonine、Gluconic acid和Lacto-N-tetraose的水平降低,并且L-proline、L-lysine、L-isoleucine、Lvaline、L-arginine、L-leucine、Glycocholic acid、Uric acid、Creatinine、Stearic acid、Ursodeoxycholic acid、Phosphatidylethanolamine(PE)、L-tryptophan、12(R)-HETE、5-HPETE和Glycine的水平升高。与模型组相比,大柴胡汤组的Linoleic acid、PC、Lthreonine和Rumenic acid的含量增加,而L-isoleucine、L-valine、L-arginine、L-leucine、Stearic acid、Indoleacrylic acid、THTC、12(R)-HETE、5-HPETE、Glycine、Uric acid和PE的含量减少。通过对这些血清中差异代谢产物进行通路富集分析,结果显示大柴胡汤改善NAFLD模型大鼠血清代谢功能紊乱可能与亚油酸代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸、甘油磷脂代谢、色氨酸代谢和花生四烯酸代谢通路相关。(4)采用Spearman相关性分析方法,结合16S r RNA测序与非靶向代谢组学发现,大柴胡汤对花生四烯酸、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸和甘油磷脂代谢途径的调节作用与肠道菌群中的Romboutsia、Bacteroides、Lactobacillus、Akkermansia、Lachnoclostridium和Enterobacteriaceae丰度有关。结论:(1)大柴胡汤对NAFLD具有治疗作用。(2)大柴胡汤可调节NAFLD模型大鼠肠道中Romboutsia、Bacteroides、Lactobacillus、Akkermansia、Turicibacter等菌群相对丰度,这些肠道菌群可能是通过戊糖磷酸、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸、花生四烯酸和甘油磷脂代谢途径发挥作用。(3)大柴胡汤可以影响NAFLD模型大鼠血清中磷脂酰胆碱Phosphatidylcholine、Rumenic acid、Linoleic acid、Eicosapentaenoic acid、L-threonine等代谢产物水平,这些代谢产物与亚油酸代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、甘油磷脂代谢、色氨酸代谢和花生四烯酸代谢途径有关。(4)大柴胡汤调节血清花生四烯酸、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸和甘油磷脂代谢通路可能与影响Lactobacillus、Enterococcus和Lachnoclostridium菌群有关。