介绍gydF4y2Ba

roux - en - y胃旁路手术(RYGB)是一种有效的治疗病态肥胖和2型糖尿病(gydF4y2Ba•et al ., 2012gydF4y2Ba)。糖尿病的几天内达到缓解RYGB之前,重要的减肥已经实现(gydF4y2BaBrethauer et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaSjostrom et al ., 2014gydF4y2Ba)。因素,提出了促进代谢改善后RYGB包括卡路里限制(gydF4y2Ba的时候et al ., 2010gydF4y2Ba),餐后释放的增加glucagon-like肽1 (gydF4y2Bale Roux et al ., 2006gydF4y2Ba),增强循环的胆汁酸水平(gydF4y2BaSimonen et al ., 2012gydF4y2Ba)和代谢物的变化(gydF4y2Ba帽子et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2BaGraessler et al ., 2013 agydF4y2Ba;gydF4y2BaArora et al ., 2015gydF4y2Ba)。此外,RYGB已被证明诱导标志着啮齿动物肠道菌群的变化(gydF4y2Ba李et al ., 2011gydF4y2Ba;gydF4y2BaLiou et al ., 2013gydF4y2Ba)和人(gydF4y2BaZhang et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba香港et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2BaGraessler et al ., 2013 bgydF4y2Ba;gydF4y2BaTremaroli et al ., 2015gydF4y2Ba)。然而,目前尚不清楚这些变化的微生物群有助于改善葡萄糖代谢与RYGB有关。gydF4y2Ba

十二指肠空肠旁路(DJB)是一个stomach-sparing手术导致肠道配置类似RYGB (gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba)。DJB已被证实能改善葡萄糖耐量nonobese糖尿病Goto-Kakizaki老鼠(gydF4y2Ba罗宾侬et al ., 2006gydF4y2Ba;gydF4y2BaKindel et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba斑点et al ., 2011gydF4y2Ba),尽管一项研究没有观察到任何改进(gydF4y2BaGavin et al ., 2011gydF4y2Ba)。DJB也被报道促进轻微超重人类改善葡萄糖耐量(gydF4y2Ba科恩et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba克莱恩et al ., 2012gydF4y2Ba)。然而,尚不清楚这个过程如何影响肠道微生物群。gydF4y2Ba

图1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

实验设计的示意图。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)五个组的老鼠:不运转的fa / +和fa老鼠,和sham-operated RYGB DJB-treated fa / fa老鼠。虚假的组,胃切开术在执行前壁的胃和空肠造口术没有肠道的重新配置。肠道微生物群测序片段收集。(gydF4y2BabgydF4y2Ba回肠和盲肠骗局和RYGB老鼠(两个捐助者)转移到无菌接受者(gydF4y2BangydF4y2Ba每个捐赠者= 4 - 5)。磁共振成像(MRI)进行1和移植后14天。口服葡萄糖耐量试验(OGTT)和回肠和盲肠执行收集每个收件人的微生物群测序移植后14天。gydF4y2Ba

缺少Fa / Fa大鼠瘦素受体的老鼠们注入了发展与年龄(葡萄糖耐量gydF4y2BaIonescu et al ., 1985gydF4y2Ba)。在fa / fa老鼠的研究报道,早些时候RYGB促进明显减肥和降低血糖和胰岛素水平(gydF4y2Ba徐et al ., 2002gydF4y2Ba)和DJB改善葡萄糖耐量(gydF4y2Ba罗宾侬et al ., 2005gydF4y2Ba;gydF4y2Ba李et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba帕特尔et al ., 2013gydF4y2Ba)。因此,fa / fa老鼠代表一个有吸引力的动物模型来研究surgery-induced生理改进(gydF4y2Ba格林伍德et al ., 1982gydF4y2Ba;gydF4y2Ba沃尔夫et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2BaLifante et al ., 2012gydF4y2Ba)。对肠道微生物群是如何与这些变化在fa / fa老鼠,但最近的一项研究报道,年龄和微环境影响这些老鼠的粪便微生物(gydF4y2Ba利兹et al ., 2014gydF4y2Ba)。在这里,我们研究了肠道微生物群的fa / fa大鼠小肠的长度和调查如下:(i)之间的微生物群的不同糖尿病fa / fa老鼠和非糖尿病的fa / +大鼠小肠的长度;(2)是否改变肠道微生物群在fa / fa老鼠可以通过RYGB规范化和/或DJB;(3)如何改变肠道微生物群从不同的位置有助于葡萄糖代谢。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

手术治疗大鼠gydF4y2Ba

手术中使用的五组大鼠实验(fa / + fa / fa, sham-operated fa / fa, RYGB-treated fa / fa和DJB-treated fa / fa)的老鼠被描述在一项较早的研究评估血糖控制的差异(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。短暂,男fa / +和fa老鼠购买从查尔斯河,里昂,法国,在6周的年龄和环境湿度下单独住在12 h 22°C光/暗周期。老鼠可以免费获得饮用水和其它实验室饮食(实验室饮食,圣路易斯,密苏里州,美国16.7%的热量来自脂肪)。在12周的年纪,fa / fa老鼠被随机分配给一个不运转的对照组或虚假,RYGB或DJB外科组,手术是如前所述执行(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。兽医办公室批准的所有实验都是广州苏黎世瑞士。gydF4y2Ba

十二指肠、空肠和回肠内容从fa / + fa / fa和sham-operated从相应的组织和内容片段(胆胰,滋养和公共频道的四肢)RYGB——DJB-treated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图1一个gydF4y2Ba)收集在手术后35天,立即冻结在液态氮。从所有的团体都切除结肠和盲肠的内容和临时冻结。gydF4y2Ba

回肠和盲肠的移植gydF4y2Ba

无菌瑞士韦伯斯特雄性小鼠年龄在10周是用于所有移植实验(gydF4y2Ba图1 bgydF4y2Ba)。冷冻的回肠和盲肠内容虚假,RYGB-operated fa / fa老鼠均质在磷酸盐缓冲补充减少解决方案(0.02gydF4y2Ba米gydF4y2BaNagydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代和NaHCO cystein溶解1%gydF4y2Ba3gydF4y2Ba缓冲区)。从每个小组选择两个不同的捐赠者。无菌鼠(4到5每组)小鼠禁食4 h和填喂法合成泥浆(200μl)。移植的小鼠与无菌保持在热压处理过的个人通风笼床上用品和美联储热压处理过的食物和水gydF4y2Ba随意gydF4y2Ba2周。全身磁共振成像进行移植后第一天,一天14。14天,口服葡萄糖耐量试验(OGTT)进行小鼠口服的30%gydF4y2BadgydF4y2Ba葡萄糖(2 g公斤gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba4 h后体重)快。血从尾静脉(0)15、30、60、90和120分钟,血糖水平与拜耳glucometer测量。回肠和盲肠殖民老鼠收集并吸附在液态氮冷冻储存在−80°C,直到进一步的过程。这些程序是伦理委员会批准的动物保健和使用在哥德堡,瑞典。gydF4y2Ba

肠道微生物群分析gydF4y2Ba

DNA提取所有老鼠样品使用重复bead-beating协议如前所述(gydF4y2BaSalonen et al ., 2010gydF4y2Ba),细菌的v2 v1地区16 s rRNA基因放大使用27 F和编码338 R引物融合454钛测序适配器(gydF4y2BaHamady et al ., 2008gydF4y2Ba)。三个独立25μl PCR反应为每个样本在下列条件下进行:一个周期:3分钟在95°C;30个周期:20年代在95°C,在52°C, 30年代和60年代在72°C, 10分钟在72°C。由此产生的产品检查大小和纯度在1%琼脂糖凝胶,进一步纯化(Duren Macherey-Nagel NucleoSpin 740609年,德国),和量化Quant-iT PicoGreen dsDNA工具包(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA)。低当量的DNA样本速度大集中。所有的样品都集中在等量(20 ngμlgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)和再次与磁珠纯化(AMPure XP,贝克曼,丹弗斯,妈,美国)删除短放大产品。纯化扩增子测序在454 GS FLX系统由GATC钛化学生物技术(德国康斯坦茨)。较低的两个样本序列被排除在分析之外。gydF4y2Ba

DNA提取鼠标样品同样的协议。16 s rRNA的V4区域使用515 F - 806 R基因扩增引物设计为双索引(gydF4y2BaKozich et al ., 2013gydF4y2Ba),10 ngμlgydF4y2Ba−1gydF4y2Ba样本集合(用同样的净化措施)和Illumina公司MiSeq (Illumina公司等v1.17.28;MCS v2.5)平台是用于分析。gydF4y2Ba

过滤站454焦磷酸测序和Illumina公司读取实验分析了使用QIIME(定量了解微生物生态学)软件包(gydF4y2BaCaporaso et al ., 2010 agydF4y2Ba;版本1.9.1)如前所述(gydF4y2Ba凯撒et al ., 2015gydF4y2Ba)。简单地说,与ChimeraSlayer嵌合序列被确定(gydF4y2Ba哈斯et al ., 2011gydF4y2Ba)和排除所有下游分析。序列被聚集到操作分类单位97%(辣子鸡)标识阈值使用closed-reference OTU UCLUST挑选方法(gydF4y2Ba埃德加,2010gydF4y2Ba)对绿色煤电参考数据库(gydF4y2BaDeSantis et al ., 2006gydF4y2Ba)。使用PyNAST代表辣子鸡是一致的(gydF4y2BaCaporaso et al ., 2010 bgydF4y2Ba)和用于构建系统发育树用来估计α-和β-diversity样本使用未加权的UniFrac (gydF4y2BaLozupone和骑士,2005gydF4y2Ba)。序列,不能与PyNAST和单例对象被排除在外。正确的测序深度的差异,相同数量的序列为每个示例,用于随机业者进行多样性分析。统计学意义的样本分组测试多元非参数方差分析(阿多尼斯,999排列;gydF4y2Ba安德森,2001gydF4y2Ba)。老鼠和老鼠的序列数据分析存储在欧洲核苷酸存档(gydF4y2Bawww.ebi.ac.uk enagydF4y2Ba分别加入)数字PRJEB20172和PRJEB20197。gydF4y2Ba

在线源爆炸是用来识别v2 v1序列物种水平的最丰富和重要的辣子鸡没有OTU中指定的表。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

数据提出了均值±s.e.m。六点辣子鸡(分类水平,从门到物种水平)不同团体之间被确定与非参数QIIME克鲁斯卡尔-沃利斯测试。确定组之间的差异(在QIIME没有报告),有一个辣子鸡gydF4y2BaPgydF4y2Ba值< 0.05(与错误发现率校正)QIIME分析之后与克鲁斯卡尔-沃利斯检验分析邓恩的多重比较,以确定两两差异使用GraphPad棱镜version 6 (GraphPad软件Inc .)此前报道(gydF4y2BaFak et al ., 2015gydF4y2Ba)。统计比较两组是由非参数Mann-WhitneygydF4y2BaUgydF4y2Ba以及。在成立意义gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

肠道微生物群组成的fa / fa老鼠被DJB RYGB但不修改gydF4y2Ba

空腹血糖和胰岛素水平的五组大鼠在这项研究中使用(不运转的fa / +,不运转的fa / fa, sham-operated fa / fa, RYGB-treated fa / fa和DJB-treated fa / fa)曾报道:两个变量都显著高于不运转的fa / fa老鼠与fa / +老鼠在17周的年龄和规范化fa / fa老鼠接受RYGB而不是那些虚假的操作(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。有一个减少DJB-treated fa / fa大鼠的空腹血糖水平与sham-operated老鼠相比,但水平仍显著高于RYGB-treated老鼠(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。体重相似的所有组小鼠在17周的年龄,除了RYGB-treated组中体重明显降低(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

确定这些差异与变化相关的组的老鼠肠道内的微生物群沿长度,我们执行454测序样品收集从十二指肠、空肠、回肠和结肠的老鼠。总的来说,我们生成的566521读平均5665±2086读/样品。α多样性(以观察到的物种)之间没有差别fa / fa和fa / +老鼠也DJB-treated老鼠和老鼠sham-operated之间,但明显高于RYGB-treated回肠的老鼠相比,sham-operated老鼠(gydF4y2Ba图2一个gydF4y2Ba)。未加权的UniFrac分析(敏感类群的系统发育关系)在所有由肠段(阿多尼斯:揭示了重要的聚类的样本gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.12,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001;gydF4y2Ba图2 bgydF4y2Ba)。这种分析还表明,手术可以解释变异的微生物群组成(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.42,gydF4y2BaPgydF4y2Ba比肠段= 0.001);形成一个单独的集群(特别是RYGB样本gydF4y2Ba图2 cgydF4y2Ba)。的non-phylogenetic Bray-Curtis分析显示类似的结果(gydF4y2Ba补充图S1gydF4y2Ba)。我们还执行未加权的UniFrac分析样本划分根据肠段和观察到的重要的聚类样本RYGB-treated fa / fa大鼠十二指肠(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.28,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001),空肠(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.34,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001),回肠(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.41,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001)和结肠(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.31,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001;gydF4y2Ba图2 dgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba

细菌多样性以及不运转的小肠的长度和运营fa / fa老鼠。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)多样性框情节从α稀疏测量获得被观察到的物种。数据显示为盒须图,表明中值(粗线框),25 th - 75的范围内(盒),和1 st -第99百分位范围(胡须)。*gydF4y2BaPgydF4y2Ba在回肠< 0.05和虚假的。主坐标分析(PCoA)阴谋使用未加权的UniFrac肠道微生物群落通过分开的距离(gydF4y2BabgydF4y2Ba)肠段;(gydF4y2BacgydF4y2Ba)手术;或(gydF4y2BadgydF4y2Ba),在gydF4y2BacgydF4y2Ba,但划分根据肠段fa / + (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4 - 5),fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4 - 5),sham-operated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 5),DJB-treated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 5)和RYGB-treated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba老鼠= 5 - 6)。前三个从PCoA prinicipal坐标绘制。符号表示数据从个人老鼠。gydF4y2Ba

厚壁菌门中最丰富的门不运转的fa / +大鼠小肠地区,在丰富和增加不运转的fa / fa老鼠总数的98%微生物组合在空肠和回肠(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。厚壁菌门的水平没有影响DJB而虚假的手术在小肠fa / fa老鼠,但却显著降低fa / fa RYGB后大鼠回肠和虚假的(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。拟杆菌门第二丰富的门在小肠的区域不运转的fa / +老鼠和它显示十二指肠低丰度的趋势,空肠和回肠不运转的fa / fa与fa / +大鼠(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。拟杆菌门的水平没有影响DJB而虚假的手术在空肠和回肠的fa / fa老鼠,但明显高于fa / fa RYGB后大鼠回肠和虚假的(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。门变形菌门的丰度明显高于不运转的fa / +空肠的老鼠和老鼠RYGB-treated fa / fa与sham-operated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图3 gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

微生物群落的变化以及不运转的小肠的长度和运营fa / fa老鼠。相对丰富的(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)主要类群,(gydF4y2BabgydF4y2Ba)gydF4y2Ba乳酸菌animalisgydF4y2Ba,(gydF4y2BacgydF4y2Ba)gydF4y2Ba这种乳酸菌gydF4y2Ba,(gydF4y2BadgydF4y2Ba)gydF4y2BaLactococcusgydF4y2Basp。(gydF4y2BaegydF4y2Ba)gydF4y2Ba拟杆菌vulgatusgydF4y2Ba,(gydF4y2BafgydF4y2Ba)gydF4y2Ba拟杆菌acidifaciensgydF4y2Ba和(gydF4y2BaggydF4y2Ba)gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba十二指肠、空肠、回肠和结肠的fa / + (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4 - 5),fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 4 - 5),sham-operated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 5),DJB-treated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba= 5)和RYGB-treated fa / fa (gydF4y2BangydF4y2Ba老鼠= 5 - 6)。数据均值±s.e.m。在gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05,* *gydF4y2BaPgydF4y2Ba拟杆菌门< 0.01,gydF4y2Ba#gydF4y2BaPgydF4y2Ba厚壁菌门和< 0.05gydF4y2Ba__gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05为变形菌门。在gydF4y2BabgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaggydF4y2Ba,*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05,* *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,* * *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001和虚假的基于非参数在各自的肠段克鲁斯卡尔-沃利斯检验邓恩的多重比较分析。gydF4y2Ba

通过比较的相对丰度属在五组的老鼠和小肠的长度,我们显示gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba在所有肠道地区主要属不运转的fa / fa和sham-operated DJB-treated老鼠(gydF4y2Ba补充图S2gydF4y2Ba)。相比之下,gydF4y2BaLactococcusgydF4y2Ba是最丰富的属RYGB-treated老鼠在所有肠道区域(gydF4y2Ba补充图S2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

补充表S1gydF4y2Ba显示了明显不同的类群丰富在不运转的fa / +老鼠和RYGB-treated fa / fa老鼠相比sham-operated fa老鼠。使用这些信息,我们专注于最丰富的细菌种类的三个最主要的门来识别关键物种可能导致观察到的表型差异群体之间的老鼠。的分类单元gydF4y2Ba补充表S1gydF4y2Ba包括辣子鸡,没有早些时候被确认在物种水平,我们用爆炸来识别在厚壁菌门最丰富的辣子鸡,拟杆菌和变形菌门在物种水平。因此,OTU 189681被认定为gydF4y2Ba乳酸菌animalisgydF4y2Ba(最大分数= 2169,总分= 2169,查询= 100%,身份= 94%,gydF4y2BaEgydF4y2Ba值= 0.0);OTU 199716被认定为gydF4y2Ba拟杆菌vulgatusgydF4y2Ba(max得分= 2128,总分= 14 827,查询= 100%,身份= 94%,gydF4y2BaEgydF4y2Ba值= 0.0);和OTU 1109362被认定为gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba(max得分= 2525,总分= 17 379,查询= 100%,身份= 97%,gydF4y2BaEgydF4y2Ba值= 0.0)。gydF4y2Ba

在厚壁菌门,最丰富的物种,不同组的老鼠gydF4y2Bal . animalis这种乳酸菌gydF4y2Ba和gydF4y2BaLactococcusgydF4y2Basp。gydF4y2Ba图3罪犯gydF4y2Ba)。这两个gydF4y2Bal . animalisgydF4y2Ba和gydF4y2Ba这种l .gydF4y2Ba显示出类似的模式在各肠段调查,增加丰富sham-operated fa / fa老鼠与不运转的fa / +老鼠相比,没有区别DJB-treated和sham-operated fa / fa老鼠,并显著减少RYGB-treated相比sham-operated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图3 b和cgydF4y2Ba)。gydF4y2BaLactococcusgydF4y2Basp.也显示出类似的模式在各肠段调查,但其丰度显著降低sham-operated fa / fa老鼠与不运转的fa / +老鼠相比,不受DJB与虚假手术相比,与sham-operated相比,大大增加了在RYGB-treated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图3 dgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

拟杆菌门之内,最丰富的物种,不同组的老鼠gydF4y2Bab . vulgatusgydF4y2Ba和gydF4y2Ba拟杆菌acdifaciensgydF4y2Ba(gydF4y2Ba图3 e和fgydF4y2Ba)。这些物种的丰度是降低sham-operated fa / fa老鼠而不运转的fa / +大鼠十二指肠,不受DJB而虚假的手术和增加RYGB-treated sham-operated fa / fa老鼠相比,和回肠(差异最为明显gydF4y2Ba图3 e和fgydF4y2Ba)。变形菌门、gydF4y2Ba大肠杆菌gydF4y2Ba也增加了在空肠、回肠和结肠相比,RYGB-treated sham-operated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图3 ggydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

因此,在fa / fa老鼠RYGB手术提升微生物组成的变化以及小肠的长度,特别是在大量的显著减少gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba物种和增加gydF4y2Ba拟杆菌gydF4y2Ba物种,导致微生物群组成类似于不运转的非糖尿病患者fa / +老鼠。这些变化(与虚假的手术)后,并未观察到DJB fa / fa老鼠。gydF4y2Ba

移植肠阻塞的微生物群不转移fa / fa老鼠的代谢表型gydF4y2Ba

像RYGB最大的微生物群的影响回肠,我们转回肠微生物群的骗局,RYGB-operated fa / fa老鼠无菌鼠调查是否回肠微生物群直接导致这些老鼠的代谢表型。α多样性较低的盲肠的无菌鼠收到sham-operated大鼠回肠微生物群(称为“虚假的接受者”)与无菌鼠收到RYGB-treated大鼠回肠微生物群(称为“RYGB接受者”;gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba)。未加权的UniFrac分析显示虚假的分离和RYGB接受者第一主成分(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.37,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001,gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba),这表明供体回肠微生物群确定收件人的微生物群组成。gydF4y2Ba

图4gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba

回肠微生物群移植。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)细菌多样性多样性框图所示从α稀疏测量获得被观察到的物种。数据显示为盒须图,表明中值(粗线框),25 th - 75的范围内(盒)和1 st - 99范围(胡须)。(gydF4y2BabgydF4y2Ba)主坐标分析(PCoA)使用未加权的情节UniFrac距离的肠道微生物群落从虚假的获得和RYGB捐助者(gydF4y2BangydF4y2Ba= 2)和回肠和盲肠的老鼠(gydF4y2BangydF4y2Ba= 9)殖民与回肠微生物群sham-operated或RYGB-treated fa / fa老鼠。符号表示数据老鼠的个人捐款或鼠标接受者。(gydF4y2BacgydF4y2Ba每克)总细菌的DNA复制内容在回肠和盲肠的老鼠(gydF4y2BangydF4y2Ba= 9)殖民与回肠微生物群sham-operated或RYGB-treated fa / fa老鼠。(gydF4y2BadgydF4y2Ba口服葡萄糖耐量试验曲线和()gydF4y2BaegydF4y2Ba)在小鼠脂肪百分比升幅(gydF4y2BangydF4y2Ba= 9)殖民与回肠微生物群sham-operated或RYGB-treated fa / fa老鼠。数据均值±s.e.m。*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05,* *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,* * *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001指示或与虚假的接受者。gydF4y2Ba

尽管较低的微生物多样性接受者的虚假与RYGB回肠微生物群相比,水平的殖民(即总细菌)相似的组(gydF4y2Ba图4 cgydF4y2Ba),细菌负荷较高的盲肠与回肠相比。葡萄糖耐量(OGTT)在回应受损和脂肪在RYGB接受者获得较高而虚假的接受者(gydF4y2Ba图4 d和egydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

移植的盲肠的微生物群转移fa / fa老鼠的代谢表型gydF4y2Ba

调查是否在盲肠微生物群,有较高的生物量和代谢更为活跃与回肠微生物群相比,fa / fa老鼠直接导致这些老鼠的代谢表型,我们移植盲肠的微生物群的骗局,RYGB-operated fa / fa老鼠进入无菌鼠和殖民的小鼠2周。gydF4y2Ba

α多样性较低的盲肠骗局——盲肠的微生物群的接受者和RYGB-operated fa / fa老鼠(gydF4y2Ba图5一个gydF4y2Ba)。未加权的UniFrac分析确认样品集群根据捐赠者微生物群的类型(阿多尼斯:gydF4y2BaRgydF4y2Ba2gydF4y2Ba= 0.38,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.001,gydF4y2Ba图5 bgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图5gydF4y2Ba
图5gydF4y2Ba

盲肠的微生物群移植。(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)细菌多样性多样性框图所示从α稀疏测量获得被观察到的物种。数据显示为盒须图,表明中值(粗线框),25 th - 75的范围内(盒),和1 st -第99百分位范围(胡须)。(gydF4y2BabgydF4y2Ba)主坐标分析(PCoA)使用未加权的情节UniFrac距离的肠道微生物群落从虚假的获得和RYGB捐助者(gydF4y2BangydF4y2Ba= 2)和回肠和盲肠的老鼠(gydF4y2BangydF4y2Ba从sham-operated = 9)殖民与盲肠的微生物群,RYGB-treated老鼠。符号表示数据从单个大鼠捐赠者和接受者老鼠。(gydF4y2BacgydF4y2Ba每克)总细菌的DNA复制内容在回肠和盲肠的微生物群的老鼠(gydF4y2BangydF4y2Ba从sham-operated = 9)殖民与盲肠的微生物群,RYGB-treated老鼠。(gydF4y2BadgydF4y2Ba口服葡萄糖耐量试验曲线和()gydF4y2BaegydF4y2Ba)在小鼠脂肪百分比升幅(gydF4y2BangydF4y2Ba= 9)殖民与盲肠的微生物群从虚假的或RYGB老鼠。数据均值±s.e.m。*gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05,* *gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01指示或与RYGB接受者。gydF4y2Ba

没有差异的总水平的回肠和盲肠细菌骗局和RYGB老鼠(gydF4y2Ba图5 cgydF4y2Ba)。然而,葡萄糖浓度峰值OGTT的虚假的接受者高于RYGB接受者,表明改善葡萄糖耐量RYGB接受者(gydF4y2Ba图5 dgydF4y2Ba)。肥胖在虚假的和RYGB受者移植后2周是相似的(gydF4y2Ba图5 egydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

我们之前调查手术对糖尿病患者血糖控制的影响fa / fa老鼠和显示,(i) RYGB产生显著的减肥和改善空腹血糖水平与虚假的手术;和(2)DJB产生轻微的改善没有减肥的空腹血糖(gydF4y2Ba塞弗里德et al ., 2014gydF4y2Ba)。在这里,我们研究了微生物群组成这些老鼠的小肠的长度来调查潜在的微生物群之间的关联和血糖控制。首先,我们展示了扩张减少壁厚菌门和拟杆菌门在空肠和回肠的fa / fa老鼠与非糖尿病患者相比fa / +老鼠。第二,我们观察到RYGB,但不是DJB手术,fa / fa老鼠提升微生物组成的变化以及小肠的长度;特别是,在大量的显著减少gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba物种(包括gydF4y2Ba这种l .gydF4y2Ba和gydF4y2Bal . animalisgydF4y2Ba)和增加gydF4y2BaLactococcusgydF4y2Ba和gydF4y2Ba拟杆菌gydF4y2Ba物种,导致微生物群组成类似于不运转的非糖尿病患者fa / +老鼠。最后,通过微生物群转移到无菌鼠,与盲肠的殖民,但不是回肠,微生物群RYGB-treated fa / fa老鼠部分转移改善血糖控制受体小鼠的表型。gydF4y2Ba

之间的关联gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba物种和血糖水平在人类曾被指出。例如,大量的增加gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba物种已经被报道在欧洲(gydF4y2BaKarlsson et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba玛琳et al ., 2013gydF4y2Ba)和中国(gydF4y2BaLe et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2Ba秦et al ., 2012gydF4y2Ba)2型糖尿病患者和粪便gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba水平被证明与血糖水平与不同程度的男性的研究葡萄糖耐量(gydF4y2Ba拉森et al ., 2010gydF4y2Ba)。然而,目前尚不清楚gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba导致2型糖尿病或增加仅仅是疾病的结果。的确,gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba物种作为益生菌和已被证明能够提高小鼠的血糖水平(gydF4y2BaYakovlieva et al ., 2015gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

虽然肠道配置后RYGB和DJB是相似的gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba),DJB并不影响微生物群与虚假的成分。微生物群的变化响应RYGB可能产生的减少热量摄入,改变腔的pH值和早期到达食物未消化的食物的肢体。RYGB也伴随着增加表达的葡萄糖转运体1的老鼠(gydF4y2BaSaeidi et al ., 2013gydF4y2Ba)和人(gydF4y2Ba阮et al ., 2014gydF4y2Ba),这有助于增加葡萄糖摄取的食物肢体从而减少单糖在肠道内腔,这或许可以解释水平的降低gydF4y2Ba乳酸菌gydF4y2Ba。相比之下,DJB stomach-sparing过程,因此胃液、胃大小除了卡路里摄入量可能是重要的因素在塑造肠道微生物群。gydF4y2Ba

微生物群的代谢表型的重要贡献是首次显示在无菌C57 / BL6老鼠上涨57%的脂肪和葡萄糖耐量展出2周后殖民与盲肠的微生物群从通常的凸起的鼠标(gydF4y2BaBackhed et al ., 2004gydF4y2Ba),可能是因为所提供的额外的能量利用率难以消化的碳水化合物的一个复杂的肠道微生物群。最近的研究表明,代谢表型可以通过移植转移微生物群。例如,减少肥胖症RYGB后可以通过移植转移从RYGB-treated小鼠盲肠的内容(gydF4y2BaLiou et al ., 2013gydF4y2Ba)或RYGB-operated人类粪便(gydF4y2BaTremaroli et al ., 2015gydF4y2Ba)进入无菌鼠;然而,这些研究没有报告微生物群转移对糖耐量的影响。虽然改变肠道微生物群之间的因果关系和改善血糖控制RYGB人类不确定后,据报道,从精益粪便移植捐赠者与代谢综合征男性改善胰岛素敏感性和butyrate-producing肠道细菌的数量增加(gydF4y2BaVrieze et al ., 2012gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在我们的研究中,微生物群的骗局——之间的差异与RYGB-treated fa / fa老鼠在回肠结肠更高,因此我们推测,这些团体之间的代谢表型的差异可以通过移植转移回肠微生物群。然而,我们表明,殖民的无菌鼠回肠微生物群从sham-operated老鼠导致更少的脂肪和改善葡萄糖耐量而RYGB-treated大鼠回肠微生物群的接受者。这可能是解释为虚假与RYGB捐赠者回肠细菌的多样性较低,被转移到接受者的表型。较低的微生物群细菌多样性可能不太适应代谢碳水化合物产生的低脂肪含量增加和改善糖耐量。gydF4y2Ba

老鼠殖民与回肠微生物群相比,小鼠盲肠的微生物群与sham-operated殖民大鼠显示更糟糕的是葡萄糖耐量而RYGB-treated大鼠盲肠的微生物群的接受者。尽管在盲肠微生物多样性较低的骗局——和盲肠的微生物群的接受者RYGB-operated老鼠,这不是低sham-operated大鼠回肠微生物群的接受者。因此,细菌多样性可能不是一个限制因素在盲肠的传输实验。这些结果表明,不同的盲肠的微生物群组成之间的骗局——与RYGB-operated老鼠可能有助于改善代谢表型RYGB-operated老鼠。gydF4y2Ba

综上所述,我们的研究结果表明,糖尿病的微生物群组成fa / fa老鼠在小肠的长度被RYGB但不是DJB显著改变,和类似的微生物群组成fa / +老鼠。重要的是,我们还显示,RYGB-induced对盲肠的微生物群的影响在一定程度上有助于改善葡萄糖耐量。gydF4y2Ba