高脂饮食对胶原诱导型关节炎小鼠关节炎症和肠道菌群影响的研究

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【目的】  类风湿关节炎是一种以关节炎为主要特征的慢性、全身自身免疫性疾病。据报道,高脂饮食可能与类风湿关节炎发生、发展有关,高脂饮食也会引起肠道菌群改变,而类风湿关节炎存在菌群变化,但高脂饮食、类风湿关节炎、肠道菌群间关系尚未完全明确。本研究通过探讨高脂饮食对胶原诱导型关节炎(CIA)小鼠的关节炎、肠道菌群是否存在影响,进而了解高脂饮食、类风湿关节炎、肠道菌群间关系,以期为类风湿关节炎的防治提供新的策略。  【方法】  1. 建立CIA小鼠模型并进行饮食干预  SPF级5~6周龄的DBA/1雄性小鼠50只,适应性喂养10天后随机分为普通饲料对照组(NOR 组)10只、CIA模型对照组(CIA组)20只和高脂饮食CIA组(HFCIA组)20只。初次免疫后即分别给予NOR组、CIA组普通饲料喂养,给予HFCIA组高脂饲料喂养,时间共10周。  2. 实验动物动态观察及标本采集  每周观察不同条件下小鼠体重、关节炎指数变化并记录;初次免疫后第10周采集小鼠粪便,提取小鼠粪便细菌总DNA,并用16S rDNA测序方法检测菌群;第70天小鼠禁食12h,眼球取血后采用脱颈法处死小鼠,取小鼠病变关节,并对关节进行滑膜病理病理学分析,分离血清,检测血脂(TG、TC、HDL、LDL)水平,及测定炎症因子(IL-6、IL-17A、TNF-α、IFN-γ)浓度。  【结果】  1.造模情况 CIA组小鼠共20只,其中死亡3只,成模8只;HFCIA组小鼠共20只,成模16只。造模成功率,CIA组为47.06% HFCIA组80.00%。  2.高脂饮食对CIA小鼠影响 体重方面,与NOR组对比,HFCIA组和CIA组在第7天体重减轻,分别比较,差异均有显著性(P均<0.05);而与CIA组对比,HFCIA组小鼠在第35天、第42天和第49天体重均增加明显,差异均有显著性(P均<0.05),但在第49天后体重增加,差异无显著性(P>0.05)。关节炎指数评分,NOR组小鼠关节炎指数积分无变化,CIA组及HFCIA组小鼠在初次免疫后第50天出现关节炎症状,并随着免疫时间延长,关节炎指数积分逐渐增加,与NOR组比较,CIA组小鼠在第68天后关节指数升高,HFCIA组第54天后关节指数升高,差异均有显著性(P均<0.05);同时与CIA组小鼠比较, HFCIA组小鼠第68天后关节炎指数升高,差异有显著性(P<0.05)。关节滑膜病理:NOR组小鼠滑膜组织未见明显的炎症细胞浸润及新生血管,滑膜细胞单层规则;CIA组小鼠滑膜组织见滑膜细胞明显增生,层次增多,排列紊乱,炎性细胞浸润,血管翳形成;HFCIA组小鼠炎性浸润及滑膜增生较CIA组更明显,滑膜细胞层次增多达十多层,排列紊乱,血管翳形成并侵犯软骨。  3.高脂饮食对CIA小鼠血脂、血清炎症因子影响 血脂水平,CIA组TC、TG和LDL均升高,分别与NOR组比较,差异均有显著性(P<0.05),而HDL降低,差异无显著性(P>0.05);HFCIA组TC和LDL升高,TG降低,分别与NOR组比较,差异均有显著性(P均<0.05),而HDL降低,差异无显著性(P>0.05);与CIA组比较,HFCIA组TG降低、LDL升高,差异均有显著性(P均<0.05), TC和HDL升高,差异均无显著性(P均>0.05)。血清炎症因子,CIA组的IL-17A、TNF-α均较NOR组升高,差异均有显著性(P均<0.05),IL-6、IFN-γ均升高,差异均无显著性(P均>0.05);HFCIA组的IL-6较NOR组升高,差异有显著性(P<0.05),IL-17A、TNF-α和IFN-γ均升高,差异均无显著性(P均>0.05);HFCIA组IL-6、IL-17A、TNF-α和IFN-γ较CIA组升高,差异均无显著性( P均>0.05)。  4.高脂饮食对CIA小鼠模型肠道菌群的影响 Alpha多样性分析显示,CIA组及HFCIA组的Chao1指数值较NOR组降低,差异有显著性(P均<0.05),同时HFCIA组Chao1指数值较CIA组降低,差异有显著性(P<0.001);CIA组Shannon指数值降低,与NOR组比较,差异无显著性(P=0.606,>0.05), HFCIA组Shannon指数值降低,与NOR组比较,差异有显著性(P<0.001);而与CIA组对比,HFCIA组Shannon指数值显著降低,差异有显著性(P<0.001)。Beta多样性分析中PCA分析显示,NOR组、CIA组、HFCIA组分散分布。Metastats分析在门水平,变形菌门(Proteobacteria)丰度三组间比较均有差异性,与NOR组变形菌门丰度比较,CIA组和HFCIA组变形菌门丰度均升高,差异均有显著性(P均<0.001),同时与CIA组对比,HFCIA组变形菌门丰度升高,差异有显著性(P<0.001);在属水平,螺杆菌属(Helicobacter)在三组丰度比较中也存在差异,与NOR组螺杆菌属丰度比较,CIA组和HFCIA组的丰度均升高,差异均有显著性(P均<0.001);CIA组与HFCIA组螺杆菌属丰度比较,差异有显著性(P<0.001)。  【结论】  高脂饮食可能加重CIA小鼠关节炎的炎症,可改变CIA小鼠肠道菌群的构成,其中螺杆菌属(Helicobacter)可能是影响CIA小鼠关节炎的肠菌之一。
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