模拟海拔5000 m低氧环境对小鼠肠道免疫和肠道菌群的影响

摘要 目的：研究模拟海拔5000 m低压低氧环境下,不同低氧暴露时间对小鼠肠道组织结构、免疫因子和肠道菌群的影响。方法：采用低压低氧舱模拟海拔5000 m高度,构建8周龄雄性C57BL/6小鼠低氧模型,随机分为1、3、5、7、14和30 d低氧组及其常氧对照组,每组6只常规饲养,记录体重。在对应时间点取材,HE染色制作小鼠回肠组织切片、免疫组织化学染色分析小鼠肠道紧密连接occludin蛋白表达,ELISA检测小鼠血浆免疫因子IL-6、IL-22和TNF-α水平,16S rDNA测序分析肠道菌群变化。结果：与常氧对照组相比,各低氧组小鼠体重均显著降低（P<0.05）。小鼠回肠组织HE 染色及免疫组化染色显示,各低氧组均出现不同程度的肠上皮绒毛缺损,淋巴细胞增多等变化,且7、14 d组低氧组小鼠紧密连接occludin蛋白表达量显著降低（P<0.05）。与常氧组相比,7 d低氧组小鼠血浆IL-6水平显著降低（P<0.05）,14 d低氧组小鼠血浆IL-6水平显著增加（P<0.05）;与相应的常氧组对比,低氧组TNF-α和IL-22的水平没有显著差异,但在各低氧组间出现差异。不同低氧时间组与其常氧对照组的肠道菌群构成具有显著差异;在菌属水平上,低氧组中普雷沃菌属（Prevotella）、阿克曼氏菌属（Akkermansia）、颤螺菌属（Oscillospira）、拟杆菌属（Bacteroides）、脱硫弧菌属（Desulfovibrio）和臭气杆菌属（Odoribacter）,相对丰度较高且具有显著性差异（P<0.05）;血浆免疫因子与肠道菌群相关分析表明,乳酸杆菌属（Lactobacillus）与IL-6、IL-22水平呈显著正相关（r=0.27,P<0.05;r=0.27,P<0.05）。结论：模拟海拔5000 m低压低氧环境显著改变C57BL/6小鼠肠道组织结构及其屏障功能和肠道菌群组成,肠道菌群的变化与免疫因子水平显著相关,这些变化与低氧暴露时间相关,是小鼠低氧应激响应肠道功能的适应性变化。     

模拟海拔5 500 m低压低氧环境对大鼠HPT轴和肠道菌群的影响*

目的: 探究模拟海拔5 500 m低压低氧环境对大鼠下丘脑-垂体-甲状腺(HPT)轴和肠道菌群的影响及两者间关联。方法: 采用低压低氧舱模拟海拔5 500 m高度,构建成年雄性SD大鼠低氧模型,设置1、3、7、14、21和28 d低氧组和常氧组,并设置1 d和3 d低氧后常氧恢复组(每组大鼠8只,低氧时间为每天24 h)。记录大鼠每日体重和平均摄食量,采用16 s rDNA测序分析肠道菌群、ELISA检测血清HPT轴激素水平,进行肠道菌群与HPT轴激素相关性分析。结果: 与常氧组相比,低氧组大鼠体重和摄食量显著降低(P＜0.01)。1 d、3 d低氧组大鼠血清促甲状腺素释放激素(TRH)和促甲状腺激素(TSH)水平较常氧组显著降低(P＜0.05),血清总甲状腺素(TT4)、总三碘甲状腺原氨酸(TT3)、游离甲状腺素(FT4)和游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)水平较常氧组显著增加(P＜0.05)。1和3 d低氧组大鼠肠道副拟杆菌属(Parabacteroides)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、丁酸球菌属(Butyricimonas)、拟杆菌属(Bacteroides)、臭味杆菌属(Odoribacter)和RC4-4菌属丰度较常氧组显著增加(P＜0.05),普氏菌属(Prevotella)丰度较常氧组显著降低(P＜0.05)。14、21和28 d低氧组大鼠副拟杆菌属、球毛菌属(Sphaerochaeta)、阿克曼氏菌属(Akkermansia)、迷踪菌属(Elusimicrobium)丰度较常氧组显著增加(P＜0.05),乳酸杆菌属、萨特氏菌属(Sutterella)丰度较常氧组显著降低(P＜0.05)。肠道菌群与HPT轴激素相关性分析表明,丁酸球菌属、迷踪菌属、萨特氏菌属与TRH、TSH显著负相关(P＜0.05),普氏菌属、拟杆菌属、臭味杆菌属、副拟杆菌属分别与TSH、TT4、TT3、FT4显著相关(P＜0.05),乳酸杆菌属与TRH、 TSH、FT4显著相关(P＜0.05),阿克曼氏菌属与TRH、FT4显著相关(P＜ 0.05),RC4-4菌属与TSH、TT3显著相关(P＜0.05)。结论: 模拟海拔5 500 m低氧应激显著改变SD大鼠肠道菌群的构成,这可能是甲状腺功能与低氧环境相适应的变化,变化程度与低氧应激时间有关;低氧环境下大鼠肠道菌群的变化与HPT轴激素水平显著相关。