几种常用实验动物与人肠道主要菌群多样性比较

人类是由10%的人体细胞和90%的微生物细胞共同组成的“超级生物体”。人的肠道中栖息着大约1014个,1000多种微生物,是人和动物体最庞大而复杂的生物群落,其主要分为与宿主共生的生理性细菌(类杆菌、双歧杆菌属、拟杆菌等),与宿主共栖的条件性致病菌(肠肝菌、肠球菌等)以及大多数为过路菌的病原菌(变形杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌等),主要分布在结肠部位,正常情况下肠道菌群保持着共生和拮抗关系,从消化、营养吸收、能量供应、脂肪代谢、免疫调节、药物代谢和毒性等诸多方面影响人和动物的健康状况。 对于肠道微生态的研究,传统的方法是通过微生物的选择性培养,或者是通过直接形态学观察来获得部分信息,再进行鉴定和分类。传统培养方法的局限性在于培养过程费时费力,易受操作方法的影响,敏感度低,大多数微生物很难或不能用现有的技术分离培养；培养技术只能定性检测可培养的细菌,不能鉴定未知的细菌,不能正确的反映肠道微生物群体的数量和多样性,使人类不能全面了解肠道微生物之间和与宿主的相互关系,阻碍了人类对肠道微生物的认识。近年来,随着分子生物学技术的迅猛发展,分子生物学技术在微生态学中的应用也日益广泛,其特点是能够快速获得微生物种群定性、定量数据,这使得微生态学现有的研究范围得以进一步扩展。以16S rRNA基因为基础的变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术能够快速准确地鉴定在自然环境或人工环境中的微生物种群,并进行复杂微生物群结构演替规律研究,以及生物种群的动态分析6。特别是近几年来国内外学者采用不同的分子生物学方法对细菌的16S rRNA进行研究,已经得到了广泛的16S rRNA序列数据库,为我们进行该比较微生态的研究提供了基础。 目前用于肠道微生态研究的实验动物主要是用大/小鼠来建立的,其优点是个体小、易于操作、繁殖速度快、价格便宜等等,但是啮齿类动物在解剖、生理和代谢等方面与人之间存在较大的差异,在肠道微生态研究上并不能很好的作为模型动物,而就生理学、解剖学和营养代谢等方面小型猪与人更为相似,并且人的一些疾病如肝硬化,糖尿病、高血压和一些营养代谢症等在其身上也有发生,目前以小型猪作为实验材料的文章也越来越多。本研究利用PCR-DGGE技术对常用实验动物：FVB/n小鼠、BALB/c小鼠、SD (Sprague-Dawley)大鼠、Wister大鼠、巴马香猪、贵州小型猪与人的肠道总菌群、乳杆菌属菌群、拟杆菌属菌群进行了肠道菌群的多样性、丰富度和均匀度以及UPGMA相似性聚类分析。 研究目的和意义 通过比较微生态的方法,间接和直接阐明几种常用实验小鼠、大鼠、小型猪与人的肠道主要菌群在多样性的差异,正确反映它们作为常用模型动物与人之间肠道菌群的差异和相似性,初步分析上述几种常用医学实验动物肠道菌群的特点和差异,期望为肠道微生态研究提供基础性资料,以及在选择肠道微生态研究用模型动物时提供参考依据。 研究方法 1.收集健康成年小鼠(FVB/n和BALB/c)、大鼠(SD和Wister)、小型猪(巴马香猪和贵州小型猪)和人的粪便样品,提取总菌DNA； 2.分别用V3(总菌)引物,lac(乳杆菌属)、bfr(拟杆菌属)二种特异性引物引物扩增提取到的肠道菌群总DNA、乳杆菌属菌群DNA和拟杆菌属菌群DNA； 3.分组进行变性梯度凝胶电泳(DGGE); 4.对每张电泳胶上的条带,利用spss13.0分析软件进行数据分析。 研究结果 利用PCR-DEEG方法,对两个品系小鼠,两种大鼠,两种小型猪,以及小鼠、大鼠、小型猪与人之间肠道总菌群、乳杆菌属和拟杆菌属的多样性、丰富度和均匀度分析,结果显示各种属内没有显著性差异,在种属间存在显著性差异,从肠道菌群同源性分析,小鼠、大鼠、小型猪的肠道总菌群、乳杆菌属菌群与人的比较,小型猪肠道菌群与人的最为接近,拟杆菌属比较实验动物之间比较接近。