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运动对溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用及其机制研究

运动对溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用及其机制研究

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作者：何巧灵河南大学

学位级别：硕士

背景:溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis,UC）是一种多因素引起的慢性炎症性疾病,属于炎症性肠病（Inflammatory bowel disease,IBD）的一种,病变局限于大肠黏膜及黏膜下层,多累及直肠和乙状结肠。目前UC临床治疗方法较多,最常见的是药... 详细信息

背景:溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis,UC）是一种多因素引起的慢性炎症性疾病,属于炎症性肠病（Inflammatory bowel disease,IBD）的一种,病变局限于大肠黏膜及黏膜下层,多累及直肠和乙状结肠。目前UC临床治疗方法较多,最常见的是药物治疗,包括氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂,但是药物治疗都存在一些无法避免的副作用,而副作用较少的生物制剂价格高,无法普遍应用,外科手术治疗也只适用于药物治疗无法控制的重症患者。另外,近年来新出现的微生态疗法虽然强调“绿色、健康”,但其涉及的伦理学和安全问题也是不容忽视。近年来,随着人们健康观念的改变,运动被发现作为一种新的方式在诸多系统疾病中发挥着积极作用。相关研究表明体育锻炼可以有效预防糖尿病、心血管疾病、老年痴呆等多种慢性疾病,定期锻炼还可以降低缺血性心脏病和中风的风险。此外,运动还被发现在心理健康方面有诸多益处,不仅可减少青少年抑郁、焦虑的发生,同时对记忆力、执行力、睡眠等方面均有积极作用。鉴于运动对其它多个系统疾病的积极作用,我们提出运动疗法可能成为UC辅助治疗的新途径。Irisin是一种肌肉因子,主要来源于骨骼肌,由运动诱导产生的Ⅲ型纤连蛋白结构域包含蛋白5（Fibrone-ctin type III domain-containing protein 5,fndc5）经蛋白水解酶剪切后形成。人类fndc5基因主要在肌肉组织中表达,且循环Irisin水平与肌肉质量呈正相关,长期参加体育锻炼的运动员循环Irisin水平显著高于肥胖个体。fndc4是fndc5的同源多肽分子,已证实具有较强的抗炎作用,能特异性与巨噬细胞和单核细胞结合,在人和动物的炎症模型中具有抗炎作用,fndc4治疗可显著降低结肠炎模型小鼠肠道炎症程度,而缺乏fndc4小鼠结肠炎症情况会加重。鉴于fndc5与fndc4的同源性,可以推测fndc5也有类似的抗炎作用,而Irisin由fndc5剪切而来,因此我们推测Irisin可能也有一定的抗炎作用。与此相一致的是,我们前期研究发现UC患者和UC小鼠血清Irisin水平均明显降低,补充外源性Irisin可显著改善UC小鼠肠道炎症。截至目前,关于运动改善炎症的机制大多认为通过降低促炎细胞因子、增加抗炎细胞因子实现。随着微生物基因测序技术的发展,肠道菌群改变在UC发病中的作用越来越受到重视。我们前期研究表明:外源性Irisin在改善UC小鼠肠道炎症的同时,改变了肠道菌群组成,使其趋向正常结构,但是运动是否与外源性Irisin一样对UC具有同样的治疗作用目前还尚未可知。实验目的:本实验旨在探讨运动对UC小鼠的治疗作用,并通过观察肠道菌群和细菌代谢产物变化阐明其中可能的机制。实验方法:将4-6周C57BL/6J小鼠随机分成4组（每组12只）,分别为:正常对照（Control）组、UC组、运动+UC（E-UC）组、运动+抗体+UC（E-anti-UC）组。Control组给予正常饮用自来水,UC组给予3%葡聚糖硫酸钠（Dextran sulfate sodium,DSS）造模,E-UC组跑步运动4周后给予3%DSS造模,E-anti-UC组跑步运动4周后先注射抗fndc5抗体再给予3%DSS造模。造模期间每天称重并记录,造模第5天开始收集小鼠粪便样本,第8天处死小鼠,眼球采血后离心取上清,酶联免疫吸附试验（Enzyme Linked Immunosorbent Assay,ELISA）测定血清Irisin水平,取脾脏进行称重并记录,结肠组织放入4%多聚甲醛中固定,进行苏木精-伊红（Hematoxylin-eosin,HE）染色和组织病理学积分,采用流式细胞术和免疫荧光法观察结肠组织巨噬细胞数量,利用高通量测序分析四组小鼠粪便菌群变化,气相色谱法检测粪便细菌代谢产物含量。实验结果:（1）与Control组比较,UC组小鼠体重明显下降（P＜0.01）,脾重增加（P＜0.01）,组织病理学积分和疾病活动度指数（Disease activity index,DAI）均显著升高（P＜0.01）,结肠组织巨噬细胞数量显著增多（P＜0.01）,血清Irisin水平明显下降（P＜0.01）;与UC组比较,E-UC组小鼠脾重明显下降（P＜0.01）,DAI评分降低（P＜0.05）,结肠组织巨噬细胞数量减少（P＜0.05）,同时血清Irisin水平明显增加（P＜0.05）;与E-UC组比较,E-anti-UC组小鼠体重下降更明显（P＜0.05）,而脾重、DAI、病理学积分和血清Irisin水平变化不明显。（2）粪便菌群多样性分析:α多样性分析表明,与Control组比较,UC组小鼠粪便微生物Shannon指数明显降低（P＜0.05）,Chao1指数也明显降低

关键词：运动 Irisin 抗fndc5 溃疡性结肠炎肠道菌群

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