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万古霉素诱导肠道菌群失调通过减少短链脂肪酸的产生加重小鼠变应性鼻炎症状的实验研究

徐青青1,2 , 魏艺涵1 , 刘洋1 , 陈阵1 , 许元腾1

1. 福建医科大学附属第一医院

2. 福建省儿童医院

目的:

建立卵清蛋白(Ovalbumin ,OVA)诱导的变应性鼻炎(Allergic rhinitis, AR)小鼠模型,观察万古霉素(Vancomycin ,VA)处理后的AR小鼠模型的肠道菌群及粪便短链脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids,SCFAs)的变化,探讨AR小鼠模型中肠道菌群失调与短链脂肪酸之间的关系。

方法:

将36只BALB/c小鼠,按照随机分组法分为3组(12 只/组):空白对照组(Con)、变应性鼻炎模型组(OVA)、万古霉素干预变应性鼻炎模型组(VA)。使用OVA腹腔注射联合鼻腔激发法对OVA组和VA组小鼠建立AR模型。其中,VA组小鼠在建模开始前,先用VA对小鼠进行灌胃1周处理。小鼠末次鼻腔激发后进行AR症状评分。收集小鼠血清、鼻黏膜、粪便进行后续研究:1.使用酶联免疫吸附法检测小鼠血清中IL-4、IL-5、总IgE、OVA-sIgE的水平;2.鼻黏膜进行HE染色后在显微镜下观察小鼠鼻黏膜的组织学特征;3.采用16S rRNA 测序法检测和比较三组小鼠粪便肠道菌群的种类和含量差异;4.采用气相色谱-质谱法检测和比较三组小鼠粪便SCFAs的种类和含量差异;5.采用Spearman相关法分析小鼠粪便中门和属水平上差异性肠道菌群与SCFAs的相关性。


结果:

1. OVA组和VA组小鼠的AR症状评分显著高于Con组,VA组小鼠的AR症状评分显著高于OVA组。

2.与Con组对比,OVA及VA组小鼠血清中IL-4、IL-5、总IgE及OVA-sIgE水平升高,VA组小鼠血清中IL-4、IL-5、总IgE及OVA-sIgE水平高于OVA组。

3.显微镜下见OVA组和VA组小鼠鼻黏膜明显增厚,伴有大量嗜酸性粒细胞浸润;且VA组小鼠鼻黏膜可见更严重的嗜酸性粒细胞浸润现象。

4.小鼠粪便肠道菌群测序结果及分析显示:VA组小鼠肠道菌群的多样性和丰富度比OVA组显著下降。

5.气相色谱-质谱法检测结果显示:与OVA组对比,VA组小鼠粪便SCFAs含量显著降低。

6.小鼠粪便中门和属水平上差异性肠道菌群与SCFAs关联分析示:厚壁菌门及属水平罗斯氏菌属菌群的相对丰度与SCFAs具有显著正相关。拟杆菌门及属水平别样杆菌属菌群的相对丰度与SCFAs具有显著正相关。髌骨菌门及属水平Candidatus_Saccharimonas菌群的相对丰度与SCFAs具有显著正相关。变形菌门及属水平柠檬酸细菌属菌群的相对丰度与SCFAs具有显著负相关。

结论:

1.通过万古霉素处理,成功诱导小鼠出现肠道菌群失调,肠道菌群失调的AR小鼠过敏症状显著加重。

2.通过万古霉素处理后,小鼠AR模型的肠道菌群的多样性和丰富度均显著下降,肠道菌群相对丰度发生显著改变。

3.肠道菌群和短链脂肪酸可能共同参与了变应性鼻炎的发生发展,肠道菌群失调加重变应性鼻炎小鼠过敏症状,这一作用可能是通过减少短链脂肪酸的含量达成的。


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