高湿环境对小鼠的哮喘发展及肠道菌群影响的研究

发布时间：2020-04-20 21:17

【摘要】：目的:高湿环境广泛分布于世界各地,研究表明高湿环境对人体的生理功能和多种疾病发生发展存在不良作用,因此研究高湿环境影响人体健康具有重要意义。高湿环境对呼吸道疾病和过敏性疾病的影响最为深刻。研究发现肠道菌群可能通过影响机体全身免疫状态和“肠-肺轴”而影响哮喘的发生发展,而肠道菌群的稳定状态和多样性可能因为高湿环境发生失衡,从而影响了哮喘疾病的发展情况。已有文献尚无高湿环境对机体健康影响的详细研究,对哮喘的影响也只局限于流行病学调查。本研究主要从实验动物学角度研究高湿环境对哮喘小鼠疾病发展以及对肠道菌群的影响。方法:(1)首先进行高湿环境对健康大鼠损伤的研究。SD大鼠48只,分为8组在0h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、96h进行动脉血血气分析;SD大鼠24只随机分为2组,即对照组和高湿组,每组12只,分别在正常环境和高湿环境中饲养30天后,对两组动物的体重、皮毛、粪便状态进行记录和观察,对血常规指标、肝功能肾功能指标进行检测,对动物的脑、心脏、肺、肝、肾、小肠、脾脏进行病理学研究。同时记录大气环境和气候模拟箱的氧分压变化。(2)再构建高湿哮喘动物模型研究高湿环境对小鼠哮喘和肠道菌群的影响。BALb/c小鼠48只,分为8组,在0h、2h、4h、8h、12h、24h、48h、96h对肺部缺氧诱导因子1-α的mRNA及蛋白表达进行检测。BALb/c小鼠32只分为4组,即对照组、哮喘组、高湿组、高湿哮喘组,对各组动物的体重、皮毛、粪便状态进行记录和观察。造模结束后检测各组小鼠血常规指标、血清炎症细胞因子、OVA特异性IgE(OVAsIgE)的含量,进行肺部病理学检测及肺泡灌洗液细胞计数及分类。取各组小鼠粪便进行16S rDNA的V4区域测序分析肠道菌群多样性,并在第2、10、18、26天分别对饲养环境和饲养箱进行空气微生物培养及定性定量检测。结果:(1)高湿环境对健康大鼠的生理机能损伤的研究结果:检测大气环境、对照箱内、高湿箱内的氧分压,发现大气环境与对照组无显著性差异,高湿箱内氧分压有显著性降低(P0.05)。血气分析结果显示,与0h组相比,2h、4h、8h组血液PH、二氧化碳分压、氧分压、氧饱和度、K~+、Ca~(2+)、Na~+、乳酸的浓度分别出现不同程度的显著性变化(P0.05)。饲养30天的大鼠中,与对照组相比,高湿组大鼠体重显著性增加(P0.05)。血常规检测中红细胞、血红蛋白、血小板等指标出现不同程度的显著性变化(P0.05)。血液生化检测中部分肝功能指标出现显著性变化(P0.05)。病理学检测中肺、肾脏、肝脏有病理学变化,以肺部病变最为显著。(2)高湿环境影响小鼠的哮喘发展及肠道菌群的结果:与0h组相比,小鼠肺部HIF-1αmRNA相对表达量在2h、4h组有显著性差异(P0.05),肺部HIF-1α主要表达在肺泡上皮细胞、支气管上皮细胞,2h组、4h组、8h组、12h组、24h组蛋白表达AOD值显著高于0h组(P0.05)。与对照组相比,哮喘组及高湿哮喘组体重显著性降低(P0.05),血常规结果中部分指标分别出现不同程度的显著性变化(P0.05)。哮喘组和高湿哮喘组肺组织出现不同程度的支气管重塑、肺泡间距增大,高湿哮喘组病理变化最为严重。肺泡灌洗液细胞计数及分类显示高湿哮喘组炎症细胞浸润最为严重。血清细胞因子IL-4、IL-10、IFN-γ和OVAsIgE表达各组有显著性差异,且高湿哮喘组变化最为明显(P0.05)。大气环境、对照箱内、高湿箱内空气微生物培养发现高湿环境微生物数量显著性增高(P0.01),且微生物种类逐渐增多,条件致病菌增多。16S rDNA测序结果显示,哮喘组、高湿哮喘组肠道菌群OTU数量显著性增高(P0.05),Alpha多样性中chao指数、simpson指数出现显著性增高(P0.05),菌群结构聚类和差异分析中,高湿组和高湿哮喘组菌群聚类分散,高湿哮喘组偏离对照组最远,且特有菌属数量最多,条件致病菌最多(P0.05)。结论:初步证实了高湿环境对健康大鼠血液功能、体内酸碱平衡和肝肾功能有一定的损伤,对肺换气功能、肺组织形态有损伤作用。高湿环境有加重小鼠哮喘疾病发展的作用,其原因可能是通过影响小鼠肺部氧气利用、影响肺部形态及肠道菌群稳定性和多样性而加重了小鼠哮喘的疾病发展。
【图文】：

肠道菌群

部调节机体免疫功能有关，但具体的机制同样尚不明确[74-75]。“肠-肺轴”是目前对肠道菌群影响肺部疾病原因进行阐述的理论之一[76]，健康个体肺部微生物含量较少，只通过微抽吸和呼吸短暂的停留在肺部，肺部疾病患者呼吸道菌群增多，但研究不易，而肠道菌群微生物含量丰富，极有可能在健康和疾病中与肺部菌群有相互作用和影响。虽然成熟的胃肠道和呼吸道具有不同的环境和功能，但它们具有相同的胚胎起源，是具有结构相似性的粘膜。有研究表明肺部炎症细胞的基因表达与厚壁菌门、变形杆菌门有关[77]。流行病学调查显示，许多哮喘患者都伴随着胃口不佳消化不良等消化道症状，肠道菌群的结构和多样性发生改变[78]。健康的肠道菌群有益于调节机体免疫系统向健康状态发展，影响 Th1/Th2 平衡，，加强机体抵抗力，从而对哮喘发挥积极的作用[79]。肺功能不佳人群通过口服益生菌一段时间后肺功能症状得到改善，对其肠道菌群研究发现其肠道菌群定植状况改变。肺炎链球菌感染小鼠灌胃健康小鼠的粪便悬浮液可以改善感染症状[80]。因此肠道菌群对于哮喘疾病的影响不可忽视。

高湿,天体,大鼠,行为

-2、图 2-4-2 所示，在饲养 30 天的过程中，与对照组相比，20 天以后高湿组大鼠体重显著性增大（P<0.05），且便稀臭，行为不活跃、精神萎靡、嗜卧懒动。表 2-4-2 大鼠 30 天体重变化（ ±s）（单位：g）0 天 10 天 20 天 3182.5±3.23 258.46±13.93 314.25±13.47 3180.42±3.18 268.04±11.29 358.83±13* 4组相比，*P＜0.05
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R562.25;R-332

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