调节肠道菌群生成不同浓度硫化氢影响GLP-1分泌及宿主糖代谢的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870544
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Type 2 diabetes (T2D) is the severe threat to human’s health. The disorder of gut microbiota may play an important role in T2D process. The applicant formerly prompted gut microbiota to produce the short chain acid (SCFA), so as to enhance the secretion of GLP-1 and then improve T2D. Simultaneously, H2S production was inhibited. This work has been published on the journal of Science. It was reported that various levels of H2S had the different effects on GLP-1 secretion and glucose homeostasis. However, the regulatory mechanism of these effects still remained unclear. The applicant further revealed that the amount of sulfide quinone oxidoreductase (SQR) in intestinal cells which can decrease the H2S level might be modulated by the beneficial bacterium. The enzyme further increased the secretion of GLP-1 by regulating the amount of SCFA receptors. Based on this work, the applicant speculated that various levels of H2S modulated by gut microbiota might influence the secretion of GLP-1 and hosts’ glucose homeostasis differently via the different effect on the SCFA receptors. This study plans to study the different influence and mechanism of different levels of H2S on the SCFA receptor, secretion of GLP-1 and glucose homeostasis of mice by applying microencapsulated methionine to regulate the abundance of H2S producers and those bacterium which can promote the production of SQR, together with the gene knockout mice. This study will help to set up a novel treatment method by the modulation of the physiological effect levels of H2S produced by gut microbiota.
T2D严重威胁人类健康。研究表明,肠道菌群失调可能参与T2D进展。申请人前期通过调节肠道菌群产生短链脂肪酸(SCFA),促进GLP-1分泌并改善了T2D。同时,H2S生成被抑制(该工作发表在《Science》上)。据报道,不同浓度H2S对GLP-1分泌和糖代谢的影响不同,然而其调控机制有待进一步研究。申请人后续研究提示,发挥降低H2S浓度作用的肠道细胞SQR酶受有益菌调控,并通过调节SCFA受体数量促进GLP-1分泌。基于此,申请人推测调节肠道菌群生成不同浓度H2S,可能通过对SCFA受体的不同作用,产生对GLP-1分泌和糖代谢的不同影响。本项目拟采用微囊化蛋氨酸,调节H2S产生菌和促SQR生成菌丰度,结合基因敲除小鼠模型,研究不同浓度H2S通过调节SCFA受体作用,对GLP-1分泌和糖代谢产生不同的影响及机制。本研究将为调控肠道菌群生成生理作用浓度H2S,建立治疗T2D的新方案奠定基础。

结项摘要

2型糖尿病的发生发展与肠道菌群失调之间存在密切联系,蛋氨酸限制饮食可以改变肠道菌群的结构和功能。过量的蛋氨酸摄入会导致高同型半胱氨酸血症的发生,探究肠道菌群在宿主蛋氨酸代谢过程中的作用有助于为高同型半胱氨酸血症的治疗提供新思路。本研究通过给予小鼠肠道菌群不同剂量蛋氨酸,使其通过肠道菌群代谢。通过观察小鼠血糖相关各项指标、脂肪代谢指标、组织病理变化及粪便菌群基因组分析,评价蛋氨酸是否通过肠道菌群对宿主糖脂代谢及健康产生不同影响,进一步为预防及治疗2型糖尿病、高同型半胱氨酸血症和促进机体健康提供新的思路。研究发现,限制和增加蛋氨酸摄入均可以降低小鼠体重及血糖。小鼠肠道菌群鸟枪法宏基因组测序结果显示,限制(无/低)蛋氨酸饮食均能通过降低果糖和甘露糖代谢通路降低血糖,但这些小鼠在进行胰岛素抵抗试验中均因低血糖出现晕厥现象,提示限制蛋氨酸饮食可能通过降低该通路导致营养不良。高蛋氨酸饮食通过K00558 (编码DNA (cytosine-5)-methyltransferase 1, DNA甲基转移酶)参与半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路,该通路是产生同型半胱氨酸的重要通路。研究发现,随着蛋氨酸摄入浓度的增加,血清同型半胱氨酸浓度也逐渐增加,提示该组小鼠糖代谢异常可能与肠道菌群同型半胱氨酸代谢有关,亦提示高蛋氨酸饮食带来的体重和血糖水平降低可能也并不意味着小鼠处于一种健康状态。进一步通过对SPF小鼠、伪无菌小鼠和菌群移植小鼠采用低蛋氨酸饮食、正常蛋氨酸饮食和高蛋氨酸饮食进行干预,结果表明,低蛋氨酸与高蛋氨酸浓度喂养小鼠体重比正常蛋氨酸浓度喂养小鼠低,低蛋氨酸摄入可能导致营养不良,而高蛋氨酸摄入可能引起宿主棕色脂肪组织增加,产能增加,从而降低小鼠体重。高蛋氨酸饮食小鼠出现肝脂肪病变,伪无菌造模小鼠肝脏无此变化。推测肠道菌群在蛋氨酸代谢对宿主糖脂代谢产生影响的过程中所发挥的作用可能较宿主自身代谢更为重要。总之,正常摄入蛋氨酸对维持机体健康非常重要。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(2)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
糖尿病并发症与肠道菌群
  • DOI:
    10.16386/j.cjpccd.issn.1004-6194.2021.03.013
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国慢性病预防与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱婕;曹宏;王建中;张烽
  • 通讯作者:
    张烽
Roles of the gut microbiota in severe SARS-CoV-2 infection.
肠道微生物群在严重 SARS-CoV-2 感染中的作用
  • DOI:
    10.1016/j.cytogfr.2022.01.007
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Cytokine & growth factor reviews
  • 影响因子:
    13
  • 作者:
    Liu Y;Kuang D;Li D;Yang J;Yan J;Xia Y;Zhang F;Cao H
  • 通讯作者:
    Cao H
Gut Microbiota Signatures in Tumor, Para-Cancerous, Normal Mucosa, and Feces in Colorectal Cancer Patients.
结直肠癌患者肿瘤、癌旁组织、正常粘膜和粪便中的肠道微生物群特征
  • DOI:
    10.3389/fcell.2022.916961
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
  • 通讯作者:
White common bean extract remodels the gut microbiota and ameliorates type 2 diabetes and its complications: A randomized double-blinded placebo-controlled trial.
白豆提取物重塑肠道微生物群并改善 2 型糖尿病及其并发症:一项随机双盲安慰剂对照试验
  • DOI:
    10.3389/fendo.2022.999715
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in endocrinology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
  • 通讯作者:
Bioavailability Based on the Gut Microbiota: a New Perspective
基于肠道微生物群的生物利用度:新视角
  • DOI:
    10.1128/mmbr.00072-19
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Microbiology and Molecular Biology Reviews (2020 Accepted)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Feng;He Fang;Li Li;Guo Lichun;Zhang Bin;Yu Shuhuai;Zhao Wei
  • 通讯作者:
    Zhao Wei

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其他文献

月球精确定点软着陆轨道设计及初始点选取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    宇航学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段广仁;张烽;单永正
  • 通讯作者:
    单永正
南通市男男性接触人群HIV感染者阳性告知前后因素分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏叶;马平;夏宏丽;袁建明;朱平;周小毅;张烽;庄勋
  • 通讯作者:
    庄勋
复合丝素蛋白/磷酸钙骨水泥的制备及流变学性能
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    江苏医药
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张烽;朱雪松;顾勇;杨惠林
  • 通讯作者:
    杨惠林

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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