肠道菌群-SIgA稳态在胃袖状切除术改善糖代谢中的作用机制研究

Type 2 diabetes can be rapidly and durably remitted with sleeve gastrectomy (SG), while its exact mechanism is still ambiguous. Our previous studies have confirmed that increased bile acid level, improved gut microbiota composition and abundance are two related factors of glycometabolism improvement after metabolic surgery. The mutual effect of gut microbiota and regional immune of intestines can be achieve by Gut microbiota-Secretory Immunoglobulin A(SIgA) homeostasis, regulating the glycometabolism, of which the mechanism is yet unknown. We assume that the quick improvement of gut microbiota after SG reestablishes the aforementioned homeostasis destructed by diabetes, improving glycometabolism afterwards. In this study, we will perform duodenal-jejunal bypass surgery on insulin resistant Wistar rat models induced by high-fat diet and streptozotocin, using flora transplantation, flora limited rats and 16S rDNA high-throughput sequencing, try to explore the mechanism of improvement of glycometabolism after SG with a new perspective of gut microbiota - SIgA homeostasis.

胃袖状切除术（SG）是目前开展最广泛的代谢手术，能迅速、持久的缓解2型糖尿病，但具体机制不明。本课题组前期研究证实：代谢手术后，胆汁酸水平显著升高，肠道菌群构成和丰度迅速改善，是手术改善糖代谢的两个重要机制。肠道菌群和肠道区域免疫相互作用，可通过“肠道菌群-分泌型免疫球蛋白A（SIgA）稳态”调节糖代谢；肠道菌群-SIgA稳态变化在糖尿病发生和SG改善糖代谢中的作用机制未知。本课题组推测：糖尿病状态下肠道菌群失调，肠道菌群-SIgA稳态失衡；SG术后迅速改善的肠道菌群促进了肠道菌群-SIgA稳态重新建立，进而改善糖代谢。本课题拟以高脂饮食联合链脲霉素诱导的糖尿病小鼠为动物模型，建立SG的手术模型，通过菌群移植、限菌小鼠、16S全长rDNA测序、流式细胞分选等技术，从“肠道菌群-SIgA稳态”这一新视点，探究SG改善糖代谢的作用机制。

减重手术能迅速、持久的缓解2型糖尿病，但具体机制不明。本课题组和同类研究证实：减重手术后，胆汁酸水平显著升高，肠道菌群构成和丰度迅速改善，是术后糖代谢改善的重要机制。肠道菌群和肠道区域免疫相互作用，可通过“肠道菌群-分泌型免疫球蛋白A（Secretory Immunoglobulin A, SIgA）稳态”发挥调节糖代谢的作用。肠道菌群-SIgA稳态变化在糖尿病发生和代谢手术改善糖代谢中的作用机制未知。本课题组推测：糖尿病状态下肠道菌群失调，肠道菌群-SIgA稳态失衡；SG术后迅速改善的肠道菌群促进了肠道菌群-SIgA稳态重新建立，进而改善糖代谢。.通过对以高脂饮食联合链脲霉素诱导的糖尿病小鼠实施减重手术，我们建立了研究模型，通过菌群移植、限菌小鼠、16S全长rRNA测序等技术，并利用血液分析、转录水平分析、蛋白水平和形态学的监测，取得了以下几个方面的结果：一、肠道菌群的组成结构发生改变，厚壁菌门和变形菌门的比例增多，而拟杆菌门的比例减少，且SG后派尔淋巴结功能恢复，肠道菌群-SlgA经重编程后重新达到动态平衡。二、SG后，使ERK1/2去磷酸化的DUSP6的表达水平明显上调。这提示SG可以改善糖尿病引起的心肌肥厚，其机制与抑制MAPK信号通路和上调DUSP6密切相关。三、SG可逆转细胞凋亡现象，使炎症因子α、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1、细胞间黏附分子-1的mRNA表达也明显降低，通过恢复氧化应激过程与抗氧化防御系统之间的平衡，减轻脾脏炎症，改善糖尿病脾损伤。四、SG除能消除代谢紊乱外，还能改善内皮功能，通过使ET-1轴正常化，减少DNA损伤，从而起到预防肺癌的作用。并且研究得出，SG后肺功能的改善与减轻体重和改善糖代谢引起的肺泡结构改善和表面蛋白表达有关。五、SG可能通过上调肾小球滤过膜中Nephrin的表达，改善肾小球滤过膜的超微结构，从而减轻糖尿病肾病的发生。上述这些改变对糖尿病的改善有积极作用。通过这些系统的研究加深了我们对减重手术改善糖尿病及其合并症机制的认识，同时我们在其中发现了更多值得在未来进一步探索的潜在机制。