田苗，周迎春，孫丹，李衛(wèi)忠，樊德慧，韓宇博，劉莉，張福利

基于16S rDNA技術(shù)分析化瘀溫膽湯對(duì)糖耐量受損大鼠腸道菌群的影響

田苗1，周迎春1，孫丹2，李衛(wèi)忠1，樊德慧1，韓宇博2，劉莉2，張福利1

1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.黑龍江中藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040

基于16S rDNA技術(shù)分析糖耐量受損（IGT）大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)特征，初步探討化瘀溫膽湯可能的干預(yù)機(jī)制。70只雄性SD大鼠中隨機(jī)抽取10只作為空白組，其余60只予高脂高糖飼料喂養(yǎng)21周構(gòu)建IGT大鼠模型，抽取30只IGT模型大鼠隨機(jī)分為模型組、化瘀溫膽湯組和二甲雙胍組，每組10只?；鰷啬憸M給予中藥水煎劑灌胃，二甲雙胍組給予二甲雙胍懸濁液灌胃，空白組及模型組給予生理鹽水灌胃。藥物干預(yù)4周后測(cè)定大鼠空腹血糖（FPG）及灌胃葡萄糖溶液后2 h血糖（2 h PG），采集結(jié)腸內(nèi)糞便，利用16S rDNA技術(shù)，基于OTU聚類結(jié)果，分析樣本菌群的多樣性和豐度，同時(shí)分析各樣本在門、屬水平的物種組成。基于OTU的韋恩圖結(jié)果顯示，有445個(gè)OTU為4組共有，4組間相似性較高，其中空白組和模型組相似性最低。α多樣性分析顯示，與空白組比較，模型組α多樣性指數(shù)下降，化瘀溫膽湯組、二甲雙胍組α多樣性指數(shù)顯著升高。菌群均勻度和菌群豐度從高到低依次為空白組、化瘀溫膽湯組、二甲雙胍組、模型組。物種相對(duì)豐度結(jié)果顯示，門水平各樣本以厚壁菌門（Firmicutes）為優(yōu)勢(shì)菌，Saccharibacteria在空白組數(shù)量最多，模型組數(shù)量最少，廣古菌門（Euryarchaeota）在空白組數(shù)量最多，模型組該門幾乎為零；屬水平各樣本以乳酸菌屬（）數(shù)量最多，在空白組數(shù)量最少，模型組數(shù)量最多。群落結(jié)構(gòu)差異性分析顯示，組間兩兩比較，腸道菌群分布具有明顯差異性。IGT大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)失衡，菌群多樣性及豐度在一定程度上降低，化瘀溫膽湯可能通過(guò)提高腸道菌群多樣性和相對(duì)豐度影響IGT大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)。

化瘀溫膽湯；糖耐量受損；腸道菌群；16S rDNA技術(shù)；大鼠

糖耐量受損（impaired glucose tolerance，IGT）是介于正常狀態(tài)與糖尿病之間的機(jī)體代謝異常階段，屬糖尿病前期。隨著生活方式改變，糖尿病及糖尿病前期發(fā)病率逐年增加[1]。國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)保守估計(jì)，至2045年全球20～79歲人群將有5.48億人患有IGT[2]。IGT不僅增加糖尿病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還增加心血管疾病的發(fā)病率和病死率[1]。因此，積極篩查并干預(yù)IGT，對(duì)降低糖尿病發(fā)病率、減少各種并發(fā)癥所導(dǎo)致的危害具有重要意義。腸道菌群作為染色體之外的第二基因組，其結(jié)構(gòu)、代謝及功能失調(diào)是代謝性疾病發(fā)生發(fā)展的重要原因。近期研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群參與脂質(zhì)和碳水化合物的代謝及激素水平的調(diào)節(jié)，影響機(jī)體的新陳代謝[3]。腸道菌群與宿主相互作用，可通過(guò)影響宿主的胰島素分泌及胰島素敏感性，使機(jī)體產(chǎn)生慢性炎癥和胰島素抵抗，誘發(fā)IGT、肥胖、糖尿病、代謝綜合征等，而上述疾病又可加重腸道菌群紊亂[4-5]。此外，腸道菌群失調(diào)被認(rèn)為是促進(jìn)2型糖尿?。═2DM）胰島素抵抗快速進(jìn)展的因素，占全世界所有糖尿病病例的90%[6-7]。因此，對(duì)腸道菌群失調(diào)進(jìn)行早期干預(yù)，可能是今后防治糖尿病等代謝性疾病的新方向。

化瘀溫膽湯治療IGT、糖尿病、代謝綜合征等糖脂紊亂性疾病臨床療效顯著[8-9]。前期研究顯示，化瘀溫膽湯可有效改善IGT大鼠血糖、血脂、胰島素抵抗相關(guān)指標(biāo)，調(diào)節(jié)糖脂代謝紊亂，延緩疾病的發(fā)展[10-11]?；谀c道菌群與糖脂代謝的相關(guān)性，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)16S rDNA技術(shù)手段研究IGT大鼠腸道菌群物種組成及其多樣性的差異，以明確化瘀溫膽湯是否可能通過(guò)影響腸道菌群達(dá)到防治IGT的目的。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 動(dòng)物

70只SPF級(jí)雄性SD大鼠，體質(zhì)量（180±20）g，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK（黑）2015006，動(dòng)物使用許可證號(hào)SYXK（黑）2015007。飼養(yǎng)于溫度20～25 ℃，相對(duì)濕度50%～70%環(huán)境，自由攝食飲水。

1.2 藥物及制備

化瘀溫膽湯（法半夏、枳實(shí)、竹茹各10 g，陳皮、酒白芍、葛根各15 g，茯苓、黃芩、三七各7.5 g，生姜、甘草、大棗各5 g），上述飲片均購(gòu)于黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院草藥局，并由黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生藥學(xué)教研室鑒定符合藥典規(guī)定?；鰷啬憸凑涨捌谘芯窟M(jìn)行制備[12]，并制成濃度為含原藥材1.25 g/mL，置于4 ℃冰箱保存。鹽酸二甲雙胍片，購(gòu)于中美上海施貴寶制藥有限公司，批號(hào)20150824，加無(wú)菌蒸餾水將其（500 mg）研磨至粉末狀溶解，制成5 mg/mL鹽酸二甲雙胍懸濁液。

1.3 主要試劑與儀器

QIAamp DNA Stool Mini Kit（Qiagen，貨號(hào)51504），QIAquick Spin Handbook（Qiagen，貨號(hào)28304），DL2000 DNA Marker（Takara，貨號(hào)3427A），10×Loading Buffer（Takara，貨號(hào)9157），DNA Polymerase mix（Takara，貨號(hào)RR001Q），GelRed（Biotium，貨號(hào)41001-T）。ACCU-CHEK微量血糖儀（德國(guó)羅氏），SORVALL ST8/8R型低溫離心機(jī)（美國(guó)Thermo），SC-320D型4 ℃冰箱（海爾公司），E-Centrifuge-6型小型掌上離心機(jī)（WEALTEC），Tissue lyser-24型全自動(dòng)樣品快速研磨儀（上海凈信科技），IMS-50型制冰機(jī)（雪科公司），Select Cycler ⅡPCR儀（美國(guó)SBP）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 造模

適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，將SD大鼠隨機(jī)分為空白組10只和造模組60只。造模組予高脂高糖飼料（豬油15%，蛋黃粉15%，蔗糖15%，食鹽1.5%，嚙齒類動(dòng)物普通飼料53.5%），空白組予嚙齒類動(dòng)物普通飼料。參照前期研究[13]，于21周末測(cè)定空腹血糖（FPG）和腹腔注射葡萄糖后2 h血糖（2 h PG）并進(jìn)行模型篩選，以FPG＜5.6 mmol/L，7.8 mmol/L≤2 h PG≤11.1 mmol/L作為IGT大鼠造模成功的參考標(biāo)準(zhǔn)[14-15]。

2.2 分組及給藥

抽取30只成模大鼠，隨機(jī)分為模型組、化瘀溫膽湯組和二甲雙胍組，每組10只。化瘀溫膽湯組予化瘀溫膽湯水煎劑1.25 g/mL灌胃（按人與動(dòng)物體表面積折算等效劑量，相當(dāng)于臨床劑量1.875 g/kg），二甲雙胍組給予鹽酸二甲雙胍懸濁液5 mg/mL灌胃，給藥體積均為2 mL/100 g，空白組及模型組予等體積生理鹽水灌胃，持續(xù)干預(yù)4周。

2.3 標(biāo)本采集

25周末測(cè)定大鼠FPG及2 h PG后，利用異氟烷進(jìn)行麻醉，大鼠沿胸骨剪開，暴露心臟，進(jìn)行心臟采血，靜置1 h，3 000 r/min離心15 min，收集血清，-20 ℃保存。心臟取血后，剪開大鼠盲腸約2 cm，取結(jié)腸0.2～0.4 g糞便放入已經(jīng)滅菌的凍存管中，置于-80 ℃冰箱保存。

2.4 指標(biāo)檢測(cè)

2.4.1 空腹血糖及2 h血糖測(cè)定

干預(yù)結(jié)束（25周）前1日禁食水12 h，于次日8時(shí)剪尾尖取血，使用微量血糖儀測(cè)FPG；隨后予大鼠50%葡萄糖溶液2 g/kg灌胃，2 h后用微量血糖儀檢測(cè)大鼠2 h PG。

2.4.2 高通量測(cè)序檢測(cè)腸道菌群

利用隨機(jī)數(shù)字表法每組取6只大鼠結(jié)腸內(nèi)糞便，進(jìn)行腸道菌群的高通量測(cè)序分析。

2.4.3 糞便DNA提取

按照QIAamp糞便DNA小提試劑盒說(shuō)明書對(duì)糞便樣本進(jìn)行DNA提取，所得核酸濃度皆滿足擴(kuò)增要求。

2.4.4 PCR擴(kuò)增及PCR產(chǎn)物純化

以提取到的DNA（30～50 ng）為模板，PCR擴(kuò)增16S rDNA基因V3～V4區(qū)（上游引物：5’-TCCTACGGGAGGCAGCAGT-3’；下游引物：5’-GGACTACCAGGGTATCTAATCCTGTT-3’）。擴(kuò)增反應(yīng)條件：95 ℃，10 s；（95 ℃，5 s；58 ℃，10 s；72 ℃，15 s）×35次循環(huán)；4 ℃，+∞。使用1%瓊脂糖凝膠對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳檢測(cè)。根據(jù)QIAquick試劑盒說(shuō)明書對(duì)所得PCR產(chǎn)物進(jìn)行純化，用于后續(xù)檢測(cè)。

2.4.5 高通量測(cè)序

使用Agilent2100生物分析儀及Qubit2.0 Fluorometer構(gòu)建文庫(kù)并對(duì)文庫(kù)進(jìn)行濃度和質(zhì)量檢測(cè)。DNA文庫(kù)混合后，利用Illumina MiSeq進(jìn)行雙端測(cè)序，MiSeq讀取序列信息，并將得到的正反向reads進(jìn)行兩兩組裝連接，經(jīng)序列質(zhì)量過(guò)濾，最終得到的序列用于OTU分析，使用VSEARCH（1.9.6）進(jìn)行序列聚類（序列相似性設(shè)為97%），然后用RDP classifier貝葉斯算法對(duì)OTU的代表性序列進(jìn)行物種分類學(xué)分析并統(tǒng)計(jì)群落組成?；贠TU的分析結(jié)果，分析大鼠腸道菌群相似性，α多樣性，門、屬水平物種分布情況，以及通過(guò)Anosim分析各組腸道菌群群落結(jié)構(gòu)差異。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

4 結(jié)果

4.1 化瘀溫膽湯對(duì)模型大鼠血糖的影響

與空白組比較，模型組大鼠FPG、2 h PG明顯升高（＜0.01）；與模型組比較，化瘀溫膽湯組和二甲雙胍組大鼠FPG、2 h PG明顯下降（＜0.05，＜0.01）。結(jié)果見表1。

表1 各組大鼠FPG、2 h PG比較（±s，mmol/L）

注：與空白組比較，##＜0.01；與模型組比較，*＜0.05，**＜0.01

4.2 化瘀溫膽湯對(duì)模型大鼠腸道菌群相似度的影響

將優(yōu)化后有效序列提取unique序列，進(jìn)行OTU聚類，將所有優(yōu)化后序列與OTU代表序列進(jìn)行比對(duì)，與OTU代表序列相似性≥97%序列為同一OTU，24個(gè)大鼠糞便樣本共獲得OTU 649個(gè)，每個(gè)樣本OTU個(gè)數(shù)分布見圖1。韋恩圖用于分析多個(gè)樣本/分組共有和特有的OTU，見圖2。24個(gè)大鼠糞便樣本共獲得OTU 649個(gè)，其中4組共有OTU 445個(gè)，表明4組間OTU代表序列相似性較高，與化瘀溫膽湯組、二甲雙胍組比較，空白組與模型組OTU相似性最低。

4.3 化瘀溫膽湯對(duì)模型大鼠腸道菌群多樣性的影響

α多樣性可反映微生物群落中物種數(shù)目，通過(guò)ACE、Chao1計(jì)算菌群豐度，Shannon、Simpson計(jì)算菌群多樣性。ACE則用來(lái)計(jì)算群落中含有OTU數(shù)目的指數(shù)。Chao1是用來(lái)計(jì)算樣本中所含OTU數(shù)目的指數(shù)。Shannon常用于反映α多樣性，用來(lái)估算樣本中微生物多樣性，Simpson常用于定量描述一個(gè)區(qū)域的生物多樣性。對(duì)隨機(jī)抽到的有效序列數(shù)進(jìn)行OTU的分析，并計(jì)算其各α多樣性指數(shù)。

與空白組比較，模型組大鼠腸道菌群α多樣性指數(shù)明顯下降（＜0.01）；與模型組比較，化瘀溫膽湯組、二甲雙胍組大鼠腸道菌群α多樣性指數(shù)顯著升高（＜0.01）。見表2。以Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)為例，組間差異分析箱線圖見圖3、圖4。

4.4 化瘀溫膽湯對(duì)模型大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)組成的影響

門水平各樣本中厚壁菌門（Firmicutes）數(shù)量最多，為優(yōu)勢(shì)菌，Saccharibacteria、脫鐵桿菌門（Deferribacteres）、梭桿菌門（Fusobacteria）次之，見圖5。組間比較Saccharibacteria在空白組數(shù)量最多，模型組數(shù)量最少；廣古菌門（Euryarchaeota）在空白組數(shù)量最多，模型組該門幾乎為零，見圖6。

注：KB-1～KB-6.空白組；MX-1～MX-6.模型組；ZY-1～ZY-6.化瘀溫膽湯組；EJSG-1～EJSG-6.二甲雙胍組

圖2 各組大鼠OTU分布韋恩圖

表2 各組大鼠腸道菌群α多樣性指數(shù)比較（±s）

注：與空白組比較，##＜0.01；與模型組比較，**＜0.01

注：KB.空白組；MX.模型組；ZY.化瘀溫膽湯組；EJSG.二甲雙胍組

注：KB.空白組；MX.模型組；ZY.化瘀溫膽湯組；EJSG.二甲雙胍組

注：KB-1～KB-6.空白組；MX-1～MX-6.模型組；ZY-1～ZY-6.化瘀溫膽湯組；EJSG-1～EJSG-6.二甲雙胍組

注：KB.空白組；MX.模型組；ZY.化瘀溫膽湯組；EJSG.二甲雙胍組

屬水平各樣本中乳酸菌屬（）數(shù)量最多，未分類（Unclassified）、布勞特氏菌屬（）、次之，見圖7。在空白組數(shù)量最少，模型組數(shù)量最多，見圖8。

注：KB-1～KB-6.空白組；MX-1～MX-6.模型組；ZY-1～ZY-6.化瘀溫膽湯組；EJSG-1～EJSG-6.二甲雙胍組

注：KB.空白組；MX.模型組；ZY.化瘀溫膽湯組；EJSG.二甲雙胍組

4.5 腸道菌群群落結(jié)構(gòu)差異分析結(jié)果

Anosim組間差異分析通過(guò)對(duì)樣本間距離矩陣的分析，得到值和值。4組兩兩比較，腸道菌群群落結(jié)構(gòu)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（＜0.05）。見表3。

表3 各組大鼠腸道菌群群落結(jié)構(gòu)Anosim分析

分組因子R值P值 空白組vs二甲雙胍組0.5240.002 空白組vs模型組0.8130.005 空白組vs化瘀溫膽湯組0.3190.019 模型組vs二甲雙胍組0.2720.039 模型組vs化瘀溫膽湯組0.4500.011 化瘀溫膽湯組vs二甲雙胍組0.4070.009

注：值范圍[-1，1]，值接近0表示組間和組內(nèi)無(wú)明顯差異，值接近1表示組間差異大于組內(nèi)差異；值表示統(tǒng)計(jì)分析可信度

5 討論

IGT是正常糖耐量轉(zhuǎn)化為糖尿病的過(guò)渡階段，以餐后血糖升高為主要臨床表現(xiàn)，是糖尿病發(fā)生的必經(jīng)階段，具有可逆性。因此，有效改善IGT符合中醫(yī)治未病思想。根據(jù)臨床表現(xiàn)，IGT可歸屬于中醫(yī)學(xué)“脾癉”“消渴”等范疇，其病機(jī)主要包含陰虛、脾虛、痰瘀互結(jié)等[16-17]。課題組認(rèn)為其發(fā)病與現(xiàn)代人久坐少動(dòng)、不節(jié)飲食、喜食膏粱厚味、偏嗜煙酒及憂思煩勞過(guò)度有關(guān)。上述因素均可直接或間接損傷脾主運(yùn)化和主升清功能，導(dǎo)致脾虛不運(yùn)，痰濕瘀熱內(nèi)蘊(yùn)于三焦，阻礙機(jī)體氣化，成為IGT主要病理基礎(chǔ)，而“脾不散精，三焦失運(yùn)為本，痰濕瘀熱為標(biāo)”為其主要病機(jī)。化瘀溫膽湯以法半夏為君藥，和胃降逆、祛痰化濁；竹茹甘寒，與法半夏配伍，既清熱化痰，又降逆除煩；生姜、大棗培土和中，茯苓健脾滲濕，三者可清生痰之源；枳實(shí)破氣消痰，陳皮燥濕理氣化痰，二者可理氣化痰、行氣降逆；黃芩清熱，葛根生津，二藥合用可清熱燥濕；酒白芍養(yǎng)血斂陰；三七可活血化瘀；甘草益氣和中，調(diào)和諸藥。全方共奏祛痰滲濕、清熱生津、活血化瘀之功。

有研究顯示，腸道菌群參與中藥成分生物轉(zhuǎn)化，中藥成分對(duì)其具有調(diào)節(jié)作用，提示腸道菌群可作為治療疾病的潛在靶點(diǎn)[18-19]。中醫(yī)認(rèn)為，腸道菌群紊亂是脾主運(yùn)化功能失司、脾不散精的病理表現(xiàn)。任欣等[20]研究顯示，小米膳食干預(yù)12周可顯著提高IGT患者腸道菌群多樣性和厚壁菌門/擬桿菌門比值及柔嫩梭菌屬的相對(duì)豐度，調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，推測(cè)飲食干預(yù)可通過(guò)改變IGT患者腸道菌群的組成和相對(duì)豐度改善機(jī)體血糖代謝。本研究基于IGT“脾虛不運(yùn)、脾不散精”的病機(jī)特點(diǎn)，采用16S rDNA技術(shù)分析IGT大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)特征，并初步探討化瘀溫膽湯的可能干預(yù)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，IGT大鼠腸道菌群多樣性及豐度均降低，化瘀溫膽湯可能通過(guò)提高腸道菌群的多樣性和豐度，影響IGT模型大鼠的腸道菌群穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而發(fā)揮其調(diào)節(jié)糖脂代謝的作用。

IGT大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)組成柱狀圖顯示，門水平各樣本大鼠腸道菌群以Firmicutes為優(yōu)勢(shì)菌。Firmicutes作為人體腸道菌群最主要的優(yōu)勢(shì)菌，占總菌群的50%～60%，其與T2DM關(guān)系緊密。研究顯示，增加腸道內(nèi)Firmicutes的比例，如增加普拉氏梭桿菌，可增加腸道內(nèi)丁酸菌的數(shù)量，進(jìn)而改善機(jī)體的胰島素抵抗[21]。屬水平以在模型組數(shù)量最多，空白組數(shù)量最少，這與T2DM患者[22]、大鼠[16]腸道菌群中豐度增高的結(jié)論一致。此外，研究還發(fā)現(xiàn)梭菌綱（Clostridia）在模型組數(shù)量最少，空白組數(shù)量最多，這也與郭麗璇等[23]研究T2DM患者腸道菌群中Clostridia菌群豐度降低一致。在此基礎(chǔ)上，本研究Anosim組間差異分析結(jié)果顯示，模型組與空白組比較，腸道菌群群落結(jié)構(gòu)差異顯著，提示IGT大鼠腸道菌群菌落組成較空白組大鼠發(fā)生顯著變化。

腸道菌群菌落的多樣性和豐度是反映腸道菌群組成的重要指標(biāo)。本研究采用ACE、Chao1、Shannon及Simpson指數(shù)反映群落的豐度和多樣性，發(fā)現(xiàn)與空白組比較，IGT大鼠腸道菌群在豐度和多樣性上差異顯著，表明IGT大鼠腸道菌群表征發(fā)生改變，其腸道菌群菌落的豐度和多樣性均減少，與臨床IGT和糖尿病患者腸道菌群特點(diǎn)分析結(jié)果一致[24]。此外，本研究OTU韋恩圖結(jié)果顯示，空白組有41個(gè)OTU未在模型組中發(fā)現(xiàn)，而模型組中1個(gè)OTU未在空白組中發(fā)現(xiàn)，表明空白組與模型組菌群組成差異較大，提示IGT大鼠腸道菌群發(fā)生了變化。腸道菌群菌落豐度降低及多樣性減少，易導(dǎo)致腸道微生態(tài)紊亂，成為代謝性疾病等眾多疾病發(fā)生的潛在誘因[25]。二甲雙胍作為陽(yáng)性藥物對(duì)照，不僅是糖尿病一線治療藥物，而且具有調(diào)節(jié)腸道菌群的作用[26]。與模型組比較，二甲雙胍組和化瘀溫膽湯組α多樣性指數(shù)顯著升高，而二者之間在腸道菌群豐度及多樣性方面則無(wú)顯著差異，提示兩組藥物均可能影響IGT大鼠的腸道菌群穩(wěn)態(tài)，驗(yàn)證了二甲雙胍可改善腸道菌群紊亂，同時(shí)提示化瘀溫膽湯可能通過(guò)增加腸道菌群菌落的多樣性和豐富度影響IGT大鼠的腸道微生態(tài)。

綜上，本研究采用16S rDNA技術(shù)觀察IGT大鼠腸道菌群的變化及化瘀溫膽湯的可能干預(yù)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)IGT大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)失衡，菌群群落多樣性及豐度在一定程度上降低，化瘀溫膽湯可能通過(guò)提高腸道菌群群落多樣性和相對(duì)豐度影響IGT大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)，為化瘀溫膽湯治療IGT提供依據(jù)，但尚需擴(kuò)大樣本量和豐富研究手段進(jìn)一步驗(yàn)證。

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Effects ofDecoction on Intestinal Flora of IGT Rats Based on 16S rDNA

TIAN Miao1, ZHOU Yingchun1, SUN Dan2, LI Weizhong1, FAN Dehui1, HAN Yubo2, LIU Li2, ZHANG Fuli1

To analyze the structural characteristics of intestinal flora in rats with impaired glucose tolerance (IGT) based on 16S rDNA technology; To preliminarily explore the possible intervention mechanism ofDecoction.Ten of 70 male SD rats were randomly selected as blank group, and the remaining 60 rats were fed with high fat and high sugar diet for 21 weeks to induce IGT rat model. 30 IGT model rats were randomly divided into model group,Decoction group and metformin group, with 10 rats in each group.Decoction group was given the TCM decoction for gavage; the metformin group was given the metformin suspension for gavage; the blank group and the model group were given normal saline for gavage. After 4 weeks of drug intervention, FPG and 2 h PG were measured, and feces in the colon were collected. Using 16S rDNA technology, based on OTU clustering results, the diversity and abundance of each group of samples were analyzed, and the species composition of each sample at the phylum and genus level was analyzed.The results of Venn diagram based on OTU showed that there were 445 OTUs shared by the four groups, and the similarity among the four groups was high, and the similarity between the blank group and the model group was the lowest. The alpha diversity analysis showed that compared with the blank group, the alpha diversity index of the model group decreased, while the alpha diversity index ofDecoction group and metformin group increased significantly. The homogeneity and abundance of the microbiome from high to low were the blank group,Decoction group, metformin group, and model group. The relative abundance results of species showed that, at the phylum level, Firmicutes was the dominant bacteria in each sample; Saccharibacteria had the largest number in the blank group and the least number in the model group; Euryarchaeota had the largest number in the blank group and almost zero in the model group. At the genus level, the number ofin each sample was the most. The number ofin the blank group was the least, and the number ofin the model group was the most. The analysis of structural differences between the groups showed that comparing the four groups of samples in pairs, the distribution of intestinal flora was obviously different.The homeostasis of intestinal flora in IGT rats is unbalanced, and the diversity and abundance of intestinal flora has decreased to a certain extent.Decoction may affect the intestinal flora homeostasis of IGT rats by increasing the diversity and relative abundance of gut microbiome.

Decoction; impaired glucose tolerance; intestinal flora; 16S rDNA technology; rats

R285.5

A

1005-5304(2021)08-0059-07

10.19879/j.cnki.1005-5304.202101419

黑龍江省自然科學(xué)基金聯(lián)合引導(dǎo)項(xiàng)目（LH2020H080）；黑龍江省博士后資助經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（LBH-Z19212）；黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)?？蒲谢痦?xiàng)目（201818）

張福利，E-mail：fuli7505@163.com

（收稿日期：2021-01-23）

（修回日期：2021-03-04；編輯：華強(qiáng)）