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2型糖尿病(T2DM)发病机制复杂，目前研究[1]发现和肠道菌群紊乱有关。血浆酪酪肽(peptide YY，PYY)，是肠道L细胞分泌的胃肠激素，和胰岛上Y1受体结合抑制胰岛素分泌，改善胰岛素抵抗。肠道菌群能够影响肠激素如胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide1，GLP1)、胰高血糖素样肽-2(glucagon-like peptide2，GLP2)、PYY的分泌[2]。本研究主要研究双歧杆菌能否降低T2DM大鼠血糖，改善胰岛素抵抗以及对T2DM大鼠血浆PYY产生的影响。
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SD雄性大鼠30只(浙江省实验动物中心No1806210032)，周龄为9周，体质量200~250 g，适应性喂养1周，随机选取7只大鼠作为正常对照组(N组)，给基础饲料喂养；23只大鼠给予高糖高脂饲料(65.75%的基础饲料、20%蔗糖、10%猪油、3%蛋黄粉、1%胆固醇、0.25%胆酸钠，购于南京市江宁区青龙山动物繁殖场)喂养4周，第5周末禁食≥8 h，给所有高糖高脂饲料大鼠腹腔注射链脲佐菌素(STZ，每次35 mg/kg，购于MedChemExpress)造模，选取空腹血糖≥11.1 mmol/L的大鼠，建立糖尿病大鼠模型[3]。造模后死亡2只T2DM大鼠，将剩余21只T2DM大鼠随机分成3组：T2DM组、高剂量组和低剂量组各7只。N组和T2DM组大鼠每日2次0.9%氯化钠溶液灌胃(每次2 mL)；高剂量组每日灌胃2次，每次3粒双歧杆菌活菌胶囊(每颗含0.5亿活菌，丽珠得乐公司)；低剂量组每日灌胃2次，每次1粒双歧杆菌活菌胶囊[4]，连续6周。6周后4组存活大鼠分别为：N组7只、T2DM组5只、高剂量组4只和低剂量组5只。第11周末所有大鼠空腹≥8 h，测所有大鼠FBS，随后用0.3%戊巴比妥按每100 g体质量1 mL剂量进行腹腔麻醉，麻醉后心脏穿刺取血约2 mL，其中0.5 mL全血用于测定HbA1c，剩余全血离心后取血浆保存于-80 ℃冰箱用于测定PYY、空腹血糖(FBS)、空腹胰岛素(FINS)、总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)，计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。血浆制备方法：1 000 r/min离心15 min后，使用移液枪将上层血浆吸出，-80 ℃保存。
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PYY和FINS采用酶联免疫吸附试验法，试剂均购于Cusabio(武汉华美生物工程有限公司)；HbA1c采用比色法，试剂购于南京建成生物技术有限公司；血脂四项采用OLYMPUSAU5800型全自动生化分析仪测定，试剂购于南京建成生物技术有限公司；FBS是由德国贝朗公司提供的倍佳血糖仪测定；计算HOMA-IR=FBS×FINS/22.5。
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采用方差分析和q检验、Pearson相关分析。
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高剂量组和低剂量组HbA1c、FBS、FINS、HOMA-IR和TG低于T2DM组(P < 0.01)，但高于N组(P < 0.05~P < 0.01)；高剂量组和低剂量组PYY高于T2DM组(P < 0.01)，但低于N组(P < 0.01)，高剂量组和低剂量组上述指标差异均无统计学意义(P>0.05)(见表 1)。
分组 PYY/
(pg/mL)FBS/
(mmol/L)FINS/
(nIU/mL)HOMA-IR HbA1c TC/
(mmol/L)TG/
(mmol/L)LDL/
(mmol/L)HDL/
(mmol/L)N组 0.42±0.06 4.66±0.61 0.14±0.02 0.03±0.01 0.13±0.02 1.55±0.31 0.80±0.12 0.23±0.04 1.08±0.11 T2DM组 0.15±0.01** 14.62±3.43** 0.42±0.12** 0.27±0.12** 0.21±0.02** 2.00±0.17 3.10±0.66** 0.23±0.05 1.09±0.19 低剂量组 0.23±0.02**△△ 9.22±0.94**△△ 0.23±0.03*△△ 0.09±0.01△△ 0.17±0.03*△△ 1.85±0.50 1.29±0.24△△ 0.22±0.05 1.10±0.21 高剂量组 0.23±0.02**△△ 9.55±0.72**△△ 0.23±0.02*△△ 0.10±0.01△△ 0.16±0.02*△△ 1.65±0.23 1.15±0.14△△ 0.27±0.08 0.99±0.30 F 81.87 34.28 24.17 20.24 14.56 2.66 56.43 1.06 0.39 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 < 0.01 >0.05 >0.05 MS组内 0.001 3.385 0.004 0.004 0.001 0.107 0.132 0.003 0.046 q检验：与N组比较*P < 0.05, **P < 0.01；与T2DM组比较△△P < 0.01 表 1 4组大鼠PYY、FBS、FINS、HOMA-IR、HbA1c和血脂的比较(ni=7; $\overline x \pm s$)
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对T2DM组、低剂量组、高剂量组大鼠PYY和HOMA-IR水平进行相关性分析显示，二者成负相关关系(r=-0.783，P < 0.01)。
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双歧杆菌是人体常见益生菌，包括4个常见菌种：长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌和婴儿双歧杆菌。陈玲玲等[5]研究发现T2DM组肠道双歧杆菌数量显著减少，血清脂多糖、肿瘤坏死因子-α水平显著升高。白钰等[6]研究发现T2DM病人粪便中柔嫩梭菌类、肠球菌属、大肠埃希菌属高于健康组，但拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属低于健康组。提示肠道菌群失调可能与糖尿病发生发展相关。
PYY受神经内分泌系统(大脑-肠道轴)的调节，通过G蛋白偶联，作用于传入神经或直接作用于下丘脑弓状核神经元，还可通过负反馈作用阻断饮食摄入刺激所引起的神经肽Y和豚鼠相关蛋白的表达和释放，从而阻断兴奋下丘脑腹外侧核引起的摄食，产生饱胀感，抑制食欲[7]。动物实验证实PYY通过降低环磷腺苷水平以及直接作用于胰岛的Y1受体来抑制胰岛素分泌，改善胰岛素抵抗，还可以通过胰腺内其他细胞来抑制β细胞分泌的胰岛素，δ细胞分泌的生长素也能有效地抑制胰岛素和胰高血糖素的分泌[8]。双歧杆菌引起的肠道微生物群变化能够增加肥胖小鼠肠道内L细胞数量，增加PYY、GLP-1及GLP-2的分泌[9]。有研究[10]发现T2DM双歧杆菌菌群紊乱病人肠道L细胞分泌胰高血糖素样多肽水平降低。
我们研究发现无论高剂量还是低剂量双歧杆菌都能降低T2DM大鼠HbA1c、FBS、FINS、HOMA-IR和TG，升高PYY，3组实验大鼠PYY和HOMA-IR成负相关。徐宗凯等[11]研究发现双歧杆菌微生态制剂能有效改善T2DM大鼠的糖脂代谢紊乱，增加肠道双歧杆菌数量。王蓉等[12]发现低剂量和高剂量双歧杆菌微生态制剂组与模型对照组相比，肝脏和胰腺脂肪变性程度降低，血清肿瘤坏死因子-α、C反应蛋白含量显著降低(P < 0.05)，高剂量组血清超氧化物歧化酶和谷胱甘肽含量则显著升高(P＜0.05)。因此，双歧杆菌微生态制剂能有效改善T2DM模型大鼠肝脏和胰腺的脂肪变性，抑制血清炎症因子含量的增高，改善抗氧化体系的失衡。AMAR等[13]证实经6周的双歧杆菌制剂治疗，糖尿病小鼠不同部位小肠中大肠埃希菌的数量明显减少，有效逆转高脂饮食诱导的低水平炎症状态，胰岛素敏感性提高。在人体中，CHEN等[14]发现补充青春双歧杆菌能够改善代谢综合征病人内脏脂肪的堆积以及提高胰岛素敏感性，食用益生菌组(普通酸奶+嗜酸乳杆菌LA-5和双歧杆菌乳酸亚种菌株)6周后果糖胺、HbA1c、TG和TC明显下降，益生菌能帮助2型糖尿病控制血糖[15]。
综上所述，双歧杆菌可以升高PYY，改善胰岛素抵抗，缓解糖尿病，调节肠道菌群, 可能是治疗糖尿病的一种新的治疗手段。
双歧杆菌对2型糖尿病大鼠血浆酪酪肽和胰岛素抵抗的影响
Effect of bifidobacterium on plasma level of peptide YY and insulin resistance in type 2 diabetic rats
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摘要:
目的观察双歧杆菌对2型糖尿病（T2DM）大鼠血浆酪酪肽（PYY）和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）的影响。 方法30只周龄为9周SD雄性大鼠链脲佐菌素（STZ）造模后，根据双歧杆菌灌胃剂量分成4组：正常对照组（N组）、糖尿病组（T2DM组）、高剂量组和低剂量组，双歧杆菌连续灌胃6周后，测所有大鼠空腹血糖（FBS），处死后取血浆检测PYY、糖化血红蛋白（HbA1c）、空腹胰岛素（FINS）、血脂，计算HOMA-IR，比较4组大鼠上述指标的差异。 结果高剂量组和低剂量组HbA1c、FBS、FINS、HOMA-IR和三酰甘油低于T2DM组（P < 0.01），但高于N组（P < 0.05~P < 0.01）；高剂量组和低剂量组PYY高于T2DM组（P < 0.01），但低于N组（P < 0.01），高剂量组和低剂量组上述指标差异均无统计学意义（P>0.05），PYY和HOMA-IR呈负相关（r=-0.783，P < 0.01）。 结论双歧杆菌可以降低T2DM大鼠HbA1c、FBS、FINS、TG和HOMA-IR，升高PYY。 Abstract:ObjectiveTo observe the effects of bifidobacterium on the plasma level of peptide YY (YY) and HOMA-IR in type 2 diabetic(T2DM) rats. MethodsThirty SD male STZ model rats aged 9 weeks were divided into the normal control group(group N), diabetes mellitus group(group T2DM), high dose group and low dose group according to the gavage dose of bifidobacteria.After 6 weeks of continuous bifidobacterium administration, the levels of fasting blood sugar(FBS) were measured in all rats.The serum levels of PYY, HbA1c, fasting insulin(FINS) and blood lipids in four groups were measured after death, the HOMA-IR was calculated to compare the differences of the above indexes among four groups. ResultsThe levels of HbA1c, FBS, FINS, HOMA-IR and triglyceride in high-dose group and low-dose group were significantly lower than those in group T2DM(P < 0.01), and higher than those in group N(P < 0.05 to P < 0.01).The serum levels of PYY in high-dose group and low-dose group were significantly higher than that in group T2DM(P < 0.01), but lower than that in group N(P < 0.01).The differences of the above indictors between high-dose group and low-dose group were not statistically significant(P>0.05), and the level of PYY was negatively correlated with HOMA-IR(r=-0.783, P < 0.01). ConclusionsBifidobacterium can decrease the levels of HbA1c, FBS, FINS, TG and HOMA-IR, and increase the level of PYY in T2DM rats. -
Key words:
- type 2 diabetes mellitus /
- bifidobacterium /
- peptide YY /
- insulin resistance /
- rat
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表 1 4组大鼠PYY、FBS、FINS、HOMA-IR、HbA1c和血脂的比较(ni=7;
$\overline x \pm s$ 分组 PYY/
(pg/mL)FBS/
(mmol/L)FINS/
(nIU/mL)HOMA-IR HbA1c TC/
(mmol/L)TG/
(mmol/L)LDL/
(mmol/L)HDL/
(mmol/L)N组 0.42±0.06 4.66±0.61 0.14±0.02 0.03±0.01 0.13±0.02 1.55±0.31 0.80±0.12 0.23±0.04 1.08±0.11 T2DM组 0.15±0.01** 14.62±3.43** 0.42±0.12** 0.27±0.12** 0.21±0.02** 2.00±0.17 3.10±0.66** 0.23±0.05 1.09±0.19 低剂量组 0.23±0.02**△△ 9.22±0.94**△△ 0.23±0.03*△△ 0.09±0.01△△ 0.17±0.03*△△ 1.85±0.50 1.29±0.24△△ 0.22±0.05 1.10±0.21 高剂量组 0.23±0.02**△△ 9.55±0.72**△△ 0.23±0.02*△△ 0.10±0.01△△ 0.16±0.02*△△ 1.65±0.23 1.15±0.14△△ 0.27±0.08 0.99±0.30 F 81.87 34.28 24.17 20.24 14.56 2.66 56.43 1.06 0.39 P < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 < 0.01 >0.05 >0.05 MS组内 0.001 3.385 0.004 0.004 0.001 0.107 0.132 0.003 0.046 q检验：与N组比较*P < 0.05, **P < 0.01；与T2DM组比较△△P < 0.01 
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