基于肠道菌群失调并过敏性哮喘大鼠TLRs/NF-κB信号转导通路及肠道菌群16SrDNA的“肺与大肠相表里”免疫机制研究

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目的:1.构建肠道菌群失调合并过敏性哮喘大鼠模型;2.初步探索肠道菌群失调合并过敏性哮喘模型中肺、肠免疫与肠道菌群的关系及作用机制;3.分别从肺肠合治、治肺法和治肠法三个方面治疗肠道菌群失调合并过敏性哮喘大鼠,以比较、验证治肺法、治肠法与肺肠合治法对模型大鼠的有效性,进一步探索和验证肠道微生态和肺、肠免疫调节的关系与机制,为中医理论“肺与大肠相表里”的临床应用提供实验依据。方法:1.予SD大鼠饮用头孢哌酮水溶液和灌胃白色念珠菌造成大鼠肠道菌群紊乱,再利用皮下注射和雾化吸入卵清蛋白的方式构建肠道菌群失调合并过敏性哮喘模型。分别从个体、组织细胞、分子水平评价模型的有效性;2.通过分析肠道菌群16SrDNA以及TLRs/NF-κB信号转导通路中TOLL样受体2 (TOLL-like receptors2,TLR2). TLR4、MyD88、TARF6和β-arrestin mRNA在肺和肠组织的表达水平,并进行相关性分析,探索肠道菌群失调合并过敏性哮喘肺部免疫与肠道免疫的关系及作用机制;3.以“升降散”、“桂枝加厚朴杏子汤”和“增液承气汤”灌胃模型大鼠,从个体、细胞和分子水平进行检测分析,以比较、验证治肺法、治肠法与肺肠合治法对模型大鼠的有效性,进一步探索和验证肠道微生态和肺部免疫调节的关系与作用机制,为中医理论“肺与大肠相表里”的临床应用提供实验依据。结果:1.肠道菌群失调合并过敏性哮喘模型的构建及有效性评价模型组大鼠跟空白组比较,呼吸频率显著上升,肺泡灌洗液(BALF)和血液中嗜酸性粒细胞以及血液中淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞的数量均显著升高,肺组织切片出现明显的病理学改变,血液中IgE显著升高,sIgA显著降低,各种改变均具有统计学差异,说明模型组发生了典型的哮喘相关的病理学改变;模型组BALF中IL-4和IFN-γ的含量跟空白组比较均发生了显著性改变,具体表现为IL-4升高,IFN-y降低,肺组织中GATA-3 mRNA的表达水平显著性高于空白组,均具有统计学差异,说明模型组大鼠出现了以Th2增多为主的Thl/Th2失衡。2.肺、肠道免疫与肠道菌群机制研究模型组肠道菌群多样性比空白组明显降低,肠道正常菌群拟杆菌门和变形菌们减少,同时有害菌群梭状芽孢杆菌和幽门螺旋杆菌增加,阳性组肠道菌群多样性逐渐恢复。模型组的肺组织中TLR4与MyD88、TRAF6、β-arrestin mRNA表达量比空白组和阳性组均显著性升高(P<0.05),除了TRAF6 mRNA其余三个mRNA变化呈正相关性;模型组的肠组织中TLR4与MyD88、TRAF6、β-arrestin mRNA表达量均高于空白组和阳性组,但只有TLR4 mRNA表达量具有统计学意义,同时MyD88、TRAF6和β-arrestin的mRNA表达量呈正相关性。3.三种治法对模型动物影响的比较“加味升降散”对模型大鼠无论在呼吸频率、气道高反应性、肺组织病理切片分析,BALF中嗜酸性粒细胞数目以及IgE的变化,以及T-bet/GATA-3和IFN-γ、 IL-4含量变化均具有最佳的调节作用,且都与模型组差异显著(P<0.05),对肠道菌群多样性具有恢复作用但是不如治肠组;“增液承气汤”对肠道菌群多样性的恢复效果最佳,对气道高反应性、BALF中白细胞总数和嗜酸性细胞数量以及血液中嗜酸性粒细胞和中性粒细胞数量均有很好的调节作用(P<0.05);“桂枝加厚朴杏子汤”对肠道菌群多样性的恢复不如治肠组,对模型动物呼吸频率的改善和调节血液中嗜酸性粒细胞都有明显的优势,还能有效地升高Thl分化细胞特有的细转录因子T-bet mRNA的表达量(P<0.05)。各治疗组肺组织中TLR2、 MyD88和TRAF6 mRNA的表达水平均显著性地低于模型组(P<0.05),只有治肺组和肺肠合治组肺组织的TLR4和β-arrestin mRNA的表达量均低于模型组且具有统计学意义;各治疗组肠组织中TLR2、MyD88和TRAF6 mRNA的表达水平均高于模型组,但只有TLR2在肺肠合治组和治肺组以及TRAF6在治肺组和治肠组差异具有统计学意义;只有治肠组的β-arrestin mRNA的表达量高于模型组且具有统计学意义。结论:1.通过灌胃大鼠头孢哌酮和白色念珠菌,利用卵清蛋白进行致敏和雾化,成功构建了肠道菌群失调合并过敏性哮喘模型;2.过敏性哮喘合并肠道菌群失调大鼠模型中,依赖于MyD88的TLRs/NF-κB信号转导通路同时参与了肺部和肠道的免疫调节,P-arrestin作为上游调节因子对该信号转导通路具有正向调节作用,肺组织中TLRs/NF-κB信号转导通路对Th1/Th2具有负向调节作用。3.各治疗组无论对肠道菌群的多样性的恢复还是对过敏性哮喘相关病理指标的改善均具有促进作用,说明三种方法均能同时调节肺和肠的免疫状态,只是各治疗组对不同病理指标的作用程度有差异。综合各项病理指标肺肠合治组效果最佳。各治疗组均通过TLRs/NF-κB信号转到通路参与肠和肺的免疫调节,但是在肺组织中通过下调依赖于MyD88的TLRs/NF-κB信号转导通路进行调节,在肠组织中上调依赖于MyD88的TLR2信号转导通路和下调TLR4信号转导通路共同发挥作用。三组实验比较不仅为中医的“肺与大肠相表里”的脏腑理论提供了实验依据,更揭示了肺肠合治法治疗肠道菌群失调合并过敏性哮喘更有效。
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