2型糖尿病(Type2diabetesmellitus,T2DM) 是遗传和环境等多种因素联合作用而导致的胰岛素 抵抗(Insulinresistance,IR)与胰岛素相对分泌不 足,致使葡萄糖、氨基酸及脂质代谢综合紊乱的一种 全身慢性代谢性疾病。据2017年JAMA 发表的研 究文章显示,中国糖尿病患病率为10.9%,糖尿病 前期约为 35.7%。糖尿病患者全球 已 逾1.7亿,其 中2型糖尿病占90%左右,目前发病率呈逐年上升 趋势,已经成为继心血管疾病和肿瘤之后的第三位主要非传染性疾病。
1 材料
1.1 动物
c57BL/KsJdb/db2型糖尿病模型小鼠 6只,6周龄雄 雌 各 半,其 对 照c57BL/KsJdb/m 小鼠6只,6周龄雄雌各半(购自江苏南京鹏晟生物科技发展有限公司),饲养于新疆医科大学 SPF 级 动 物实验中心。
1.2 主要试剂
QIAampDNAStoolMiniKit试 剂盒(德国 Qiagen公司),SYBRGreenPCRkit(德 国 Qiagen公司),50bpMarker(北京博迈德科技发展有限公司),溴乙靛(天根生化科技),琼脂糖凝胶 DNA 回收试剂盒(北京百泰克生物技术有限公司), 胰高血糖素样 肽1(GLP-1)、C 肽(C-peptide)酶 联 免疫测定试剂盒(上海研辉生物有限公司)。
1.3 主 要 仪 器
血 糖 仪 (罗 氏 ),凝 胶 成 像 仪 (AIphaImagerHP),电 泳 仪、全 自 动 酶 标 仪、PCR 扩增仪、实时荧光定量仪(美国 Bio-Rad公司),低速 大容量多管离心机(上海安亭科学仪器厂),电热恒 温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司),电子分析天平(北京赛多利斯天平有限公司),组织匀浆仪(宁波新芝生物科技股份有限公司),厌 氧 罐 及 厌 氧 袋 (日本三菱)。
2 方法
2.1 样本采集及处理
2.1.1 动物分组及粪样的收集
6周龄db/db2型 糖尿病模型小鼠和对照组db/m 小鼠适应性饲养1 周后,开始监测小 鼠(7-12周)的 体 质 量 和 空 腹 血 糖(FBG),收集每天下午4∶00-5∶00的新鲜粪样 于冻存管中密封,迅速液氮冷冻后放入厌氧袋中,转 存至-80℃冰箱保存备用。
2.1.2 血样
实验终末期用乙醚将小鼠麻醉后剖开腹部,收集门脉血及腹 主 静 脉 血,3000r/min离 心15min后分离血清,迅速放入液氮冷冻后,转存 至-80℃冰箱保存备用。 2.1.3 组织 小鼠处死后,收集结肠部位的内容物 及结肠组织,迅速液氮冷冻后,转存至-80℃冰箱保 存备用。
2.2 肠道多形拟杆菌、史氏产甲烷短杆菌的检测
2.2.1 结 肠 内 容 物 和 粪 样 肠 道 微 生 物 总 DNA 提 取
按照 QIAampDNAStoolMiniKit试剂盒(德 国 Qiagen公司)的使用说明提取结肠内容物和粪样 中的细菌总 DNA。
2.2.2 总 DNA 浓度测定及纯度鉴定
以 TE 对照 液,取2μLDNA 样品,DanoDrop1000测定总 DNA 在260nm 和 280nm 处 的 吸 光 度。 取 5μL 总 DNA 和2μLloadingbuffer电泳经1%琼脂糖凝胶电泳,80V 电 压40 min,凝 胶 成 像 仪 照 像,检 测 总 DNA 的纯度与完整性。
2.2.3 多形拟 杆 菌、史 氏 产 甲 烷 短 杆 菌
16SrRNA V6区 PCR扩增 在16SrRNA V6可变序列区进 行细菌特异性引物的设计,用于引导16SrRNA V6 可变区的 PCR扩增反应,序列见表1。
2.2.3.1 普 通 PCR 体系和反应程序
反 应 体 系 (20μL):2×PCR mix10μL,上、下游引物(表1)各 0.5 μL,细 菌 总 DNA 2 μL,Nuclease-Free-wate 7μL。反应 程 序:预 变 性 95℃、3 min;变 性 95℃、 30s,退火(表1)、30s,延伸72℃、1min,共39个循 环;终延伸72℃、5min,4℃保持。
2.2.3.2 PCR产物鉴定
PCR产物经2.5%琼脂糖 凝胶电泳,80 V 电 压 40 min,凝胶成像仪下观察 结果。
2.2.3.3 多形拟杆菌、史氏产甲烷短杆菌
RT-qPCR 检测
2.2.3.3.1 标准曲线的建立
将多形拟杆菌、史氏 产甲烷 短 杆 菌 的 PCR 产 物 经 切 胶、回 收 后 作 为 DNA 标准品,将 标 准 品 稀 释 为 浓 度 梯 度 为 101 ~ 108 copies/μL的 DNA 样本作为阳性模板,同 时 以 Nuclease-Free-water为阴性 对 照,每 个 样 平 行 重 复 3次,反应体系(20μL):上、下游引物各0.5μL,荧 光染料(SYBRGreenI)10μL,DNA 模板2μL,Nu- clease-Free-water7μL,反 应 程 序:预 变 性 95℃、 2min,变性95℃、5s,退火(表1)、30s,35个循环。 由实时荧光定量 PCR仪自动绘制扩增曲线、熔链曲 线,产 物 通 过 熔 链 曲 线 证 实。反 应 结 束 后 用 PCR 仪附带软件分析,自动生成标准曲线。
2.2.3.3.2 小鼠粪样及结肠内容物多形拟杆菌、史 氏产甲烷短杆菌的检测
按上述“2.2.3.3.1”中的反 应体系和程序进行实时荧光定量 PCR反应,检测小 鼠粪样及结肠内容物中的多形拟杆菌、史氏产甲烷 短杆菌。 2.3 GLP-1的检测 酶联免疫法(ELISA)检 测 门 脉血、结肠匀 浆 液 中 GLP-1的 含 量:按 照 试 剂 盒 的 使用说明进行操作。
2.4 检 测 空 腹 C 肽 水 平
计算胰岛素抵抗指数 (HOMA-IR)、分 泌 指 数(HOMA-IS) 空 腹 C 肽 采 用 ELISA 法检 测,按照试剂盒的使用说明进行操 作。用空腹 C肽代替胰岛素采用改良 HOMA(CP) 公式评价胰岛素抵抗和胰岛素的分泌指数。
3 结果
结肠内容物中史氏产甲烷短杆菌 RT-PCR 结 果显示:与对照db/m 组小鼠相比,db/db组小鼠结 肠内容物史氏产甲烷短杆菌数量增加,差异有统计 学意义 (P <0.05)。Pearson相 关 性 分 析 显 示,肠 道 史 氏产甲烷短杆菌的数量与小鼠体质量 (r=0.59,P <0.01)、空腹血 糖(r=0.50,P <0.01)呈 正 性 相 关,见图11;与小鼠空腹C肽水平 (r=-0.44,P <0.01)、胰岛分泌指数(r=-0.39,P <0.01)呈负性 相关,与胰岛素抵抗指数(r=0.49,P <0.01)呈正 性相关。
4 讨论
近期越来越多的研究表明肠道微生态与2型糖 尿病的发 生、发 展 密 切 相 关。Nadja等通 过 与 正 常青年人群相比,2型糖尿病青年人群肠道中的 多 形拟杆菌门/厚壁菌门比例较高,多形拟杆菌与血糖 呈正相关。Olli等的研究证实大量的肠道拟杆 菌可以影响实验大鼠体质量。这种作用可能是通过 改变肠道微生物群的组成或通过微生物代谢物介导的。
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