基于转录组学及肠道菌群探讨绞股蓝醇提物对db/db小鼠糖脂代谢紊乱的作用
Effect of Gynostemma pentaphyllum Alcohol Extract on Glucose and Lipid Metabolism Disorders in db/db Mice Based on Transcriptomics and Gut Microbiota
摘要目的:采用转录组学及肠道菌群联合分析探究绞股蓝醇提物改善db/db小鼠糖脂代谢紊乱的疗效及作用机制.方法:18只db/db小鼠根据空腹血糖、体质量分层随机分为模型组、二甲双胍组、绞股蓝醇提物组,每组6只;选取6只db/m小鼠作为正常组.正常组、模型组每天用去离子水(10mL·kg-1)灌胃;二甲双胍组采用二甲双胍(0.195 g·kg-1)灌胃;绞股蓝醇提物组采用绞股蓝醇提物(3.9g·kg-1)灌胃,干预6周;每2周测定空腹血糖.干预6周后取材,测定血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、肌酐(CREA)、尿素氮(BUN);酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定胰岛素(FINS)、脂联素(ADP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α);苏木素-伊红(HE)染色观察肝脏组织形态、过碘酸雪夫(PAS)观察肝脏糖原合成情况、油红O染色观察肝脏脂质沉积情况.基于转录组学挖掘肝脏差异基因并进行富集分析.通过实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)验证脂联素转录因子(Adipoq)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活剂-1α(PGC-1α)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)、葡萄糖激酶(GCK)、叉头框蛋白(Fox)O1、FoxO3、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)表达水平.基于宏基因组测序分析肠道菌群组成变化.结果:与正常组比较,模型组空腹血糖显著升高(P<0.01),血清AST、ALT及TC、TG、LDL-C、HDL-C水平显著升高(P<0.01);FINS、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)及炎症因子TNF-α显著升高(P<0.01);脂肪因子ADP降低(P<0.05);组织形态学研究证实模型组小鼠肝脏表现为严重的肝细胞脂肪样变及过量脂质沉积,而糖原合成显著减少.与模型组比较,绞股蓝醇提物组空腹血糖显著降低(P<0.01);血清TC、LDL-C、HDL-C含量降低(P<0.05);血清TG、AST水平显著降低(P<0.01);FINS、HOMA-IR及TNF-α显著降低(P<0.01);ADP显著升高(P<0.01);肝细胞脂肪样变、脂质沉积较模型组显著改善,糖原合成显著增加.转录组差异基因富集分析结果显示绞股蓝醇提物改善db/db小鼠肝脏糖脂代谢的作用机制可能是通过调节AMPK、FoxO信号通路.Real-time PCR验证绞股蓝醇提物处理后明显降低 PGC-1α、PEPCK、G6PC、FoxO1、FoxO3 mRNA 表达(P<0.05,P<0.01);明显上调 Adipoq、PPARα、GCK、AMPK mRNA表达(P<0.05,P<0.01).宏基因组分析显示,与模型组比较,绞股蓝醇提物组乳杆菌属、另枝菌属、阿克曼氏菌的物种丰度升高.结论:绞股蓝醇提物改善db/db小鼠的糖脂代谢紊乱可能是通过调节肝脏AMPK/PPARα通路抑制脂质沉积以减轻肝脂肪样变,通过调节AMPK/PGC-1α及FoxO通路抑制糖异生从而降低空腹血糖,及通过提高小鼠乳杆菌属、另枝菌属、阿克曼氏菌等有益菌的物种丰度进而改善肠道菌群紊乱.
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