Intestinal Flora in Uricase-Deficient Rats
-
摘要:
目的 观察雄性尿酸酶缺失大鼠（Kunming-DY，即KDY大鼠）肠道和新鲜粪便的菌群变化。 方法 与同性别同日龄野生型SD大鼠对照，选取45日龄雄性尿酸酶缺失大鼠称体质量，乌拉坦麻醉后解剖取血制备血清，将小肠依次分成18段，结肠分成2段（每段5 cm）。用磷钨酸法检测血清尿酸含量，用DNA提取试剂盒提取各肠段和新鲜粪便DNA，采用特异性16s rDNA引物扩增后进行高通量测序，将测序结果与数据库比对在门、纲、目、科和属水平鉴定菌群。 结果 45 d日龄时，KDY大鼠体质量下降（P < 0.05），但血尿酸水平明显升高（ P < 0.05），肠道菌群多样性呈降低趋势（ P < 0.05），但粪便菌群多样无明显变化（ P > 0.05）。KDY大鼠肠道和粪便中乳酸杆菌属丰度明显增加（ P < 0.05）。 结论 相比野生型SD大鼠，KDY大鼠肠道菌群多样性下降，但肠道和粪便中的乳酸杆菌属丰度明显增加。 -
关键词:
- 尿酸酶缺失 /
- Kunming-DY大鼠 /
- 高尿酸血症 /
- 肠道菌群 /
- 乳酸杆菌属
Abstract:Objective To investigate the intestinal flora in male uricase-deficient rats （Kunming-DY, KDY rats） compared with wild-type SD rats of the same sex and age. Methods 45-day-old male uricase-deficient rats were weighed, and their blood was collected to obtain serum after they were anesthetized with uratan. Their small intestine was divided into 18 segments, and the colon was divided into 2 segments （5 cm each）. The serum uric acid （SUA） was detected by phosphotungstic acid method. DNA in intestinal segments and fresh feces was extracted using DNA extraction kit. High-throughput sequencing was performed after amplification with specific 16S rDNA primers. Results At 45 days of age, the body mass of KDY rats decreased （P < 0.05）, but the SUA level increased significantly （ P < 0.05）. The intestinal microbiota diversity in KDY rats decreased （ P < 0.05）, but their fecal microbiota diversity did not change significantly （ P > 0.05）. The abundance of Lactobacillus in intestinal tract and feces of KDY rats was significantly increased （P < 0.05）. Conclusion Compared with wild-type SD rats, the intestinal microbiota diversity of KDY rats decreased, but the abundance of Lactobacillus in intestinal tract and feces increased significantly. -
Key words:
- Uricase deficiency /
- Kunming-DY rats /
- Hyperuricemia /
- Intestinal flora /
- Lactobacillus
-
头颈部鳞癌中最常见的是喉癌，占所有癌症死亡的1%[1]，据文献报道[2]预计2022年中国（不包括台湾地区）将有大约3万人新诊断出喉癌，1.7万人死于喉癌；其中，新发病例男性约2.7万人，女性约0.3万人；死亡病例男性约1.4万，女性约0.3万。喉乳头状瘤，儿童发病多于成人，成人有恶变倾向，因此，喉癌的癌前病变是喉乳头状瘤[3-4]。喉息肉多由慢性炎症、刺激等因素引起的，发病率占喉部良性肿瘤的20%以上[5]。
目前，关于喉鳞状上皮病变的不同阶段（喉息肉、喉乳头状瘤、喉鳞状细胞癌）关系比较的报道少见。而喉癌目前的治疗方法仍以手术为主，但传统手术方法创伤较大，且术后患者生存质量较低。随着微创手术概念的兴起，需要对喉癌作出早期诊断，并正确估计患者治疗后的预后，以便选择合理的治疗方法，避免造成不必要的创面并尽最大可能地保留喉的功能。当前，肿瘤患者手术方法的确定和预后的评价主要基于肿瘤的临床分期，但同一分期的喉癌患者常常显示出不同的临床过程，这就表明单一的TNM分期对于喉癌患者预后的推测存在不足。为此，本课题主要通过免疫组化检测增殖分化相关基因COX2、CDX2在喉息肉、喉乳头状瘤、喉鳞癌中的表达，同时探讨检测指标与喉癌患者预后之间关系以找出判断喉鳞癌预后的最佳免疫组化检测指标，为喉鳞癌患者预后判断和治疗方案的选择提供一定的理论依据。
1. 资料与方法
1.1 研究材料
1.1.1 样本资料
样本选自昆明医科大学第二附属医院手术切除的临床资料完整的存档蜡块，共51例。全部病例术前均未经放疗和化疗。其中，喉息肉15例、喉乳头状瘤11例、喉鳞癌25例；25例喉鳞癌样本，高分化8例，中分化11例，低分化6例。淋巴结有转移8例，淋巴结无转移17例。男性23例，女性2例，年龄39～79岁，平均62.12岁。按WHO喉癌TNM分类标准[6]：T1~T2期16例，T3~T4期9例。4%中性甲醛固定，5 µm连续切片。
所有患者的随访以电话方式进行，随访日期从病理报告确诊日期算起，至2008年12月，严格记录随访情况。共随访到25例喉鳞癌患者，失访0例；随访结局定义为死亡。
1.1.2 主要试剂
COX2即用型兔抗人单克隆抗体、CDX2即用型鼠抗人单克隆抗体、DAB显色试剂盒、即用型非生物素免疫组化EliVisionTM plus检测试剂盒等均为美国Maxin公司产品，购自福州迈新生物技术有限公司。
1.2 研究方法
1.2.1 免疫组化染色步骤
严格按试剂盒说明进行。每次实验均设阳性对照和阴性对照。
细胞质和/或细胞膜为COX2主要着色部位，淡黄色～棕黄色。细胞核为CDX2主要着色部位，呈淡黄色。
采用HPIAS-1000高清晰度病理图文分析系统对免疫组化结果进行定量分析。每个样本均在400倍下，按无偏采样原则取5个视野，每个视野测定5个细胞。最终结果由阳性单位（positive unit，PU）来判断[7]。
1.3 统计学处理
应用SPSS21. 0统计软件包，均值±标准差（
$ \bar x \pm s $ ）表示PU值[6]，采用单因素方差分析（单因素ANOVA检验）和t检验；生存分析使用Kaplan-Meier曲线进行单因素分析；P < 0.05为差异有统计学意义。2. 结果
2.1 COX2蛋白免疫组化检测结果
COX2在喉鳞癌组织中的表达低于喉息肉、喉乳头状瘤中的表达（图1～3），差异有统计学意义（P = 0.004，P = 0.001），在喉息肉和喉乳头状瘤中阳性着色集中于棘细胞层和颗粒细胞层；T3-T4期喉鳞癌COX2表达比T1-T2期高，且差异有统计学意义（P = 0.001）；有淋巴结转移喉鳞癌组高于无淋巴结转移喉鳞癌组，低、中、高分化喉鳞癌中的表达逐渐升高，但差异均无统计学意义（P > 0.05），见 表1～2。
图 1 COX2在喉息肉中的表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 1. Expression of COX2 protein in laryngeal polypus IHC （100 µm×200）
图 2 COX2在喉乳头状瘤中的表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 2. Expression of COX2 protein in laryngeal papilloma IHC （100 µm×200）
图 3 COX2在喉鳞癌中的表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 3. Expression of COX2 protein in laryngeal squamous cell carcinoma IHC（100 µm×200）表 1 COX2在喉息肉、喉乳头状瘤和喉鳞癌中的表达（$\bar x \pm s $ ）Table 1. The expression of COX2 in laryngeal polyps，laryngeal papilloma and laryngeal squamous cell carcinoma （$ \bar x \pm s $ ）组别 n COX2表达 P 阳性单位（PU） 喉息肉 15 20.5987 ± 6.1766 1.000，0.004▲ 喉乳头状瘤 11 23.0000 ± 2.4537 0.001▲ 喉鳞癌 25 11.3664 ± 10.4782 与喉鳞癌比较，▲P < 0.05。 表 2 COX2在喉鳞癌中的表达与临床病理参数之间的关系（$\bar x \pm s $ ）Table 2. The relationship between the expression of COX2 and clinicopathologic parameters in laryngeal squamous cell carcinoma （$\bar x \pm s $ ）临床病理参数 n COX2表达 P 阳性单位（PU） 临床分期 T1～T2 16 6.6875 ± 8.9408 0.001 T3～T4 9 19.5778 ± 7.6142 颈淋巴结转移 （＋） 8 13.1500 ± 10.9172 0.571 （−） 17 10.5294±10.5008 分化程度 高分化 8 15.2275 ± 9.6195 1.000，0.169 中分化 11 12.3945±9.9813 0.381 低分化 6 4.3333±10.6145 2.2 CDX2蛋白免疫组化检测结果
CDX2在喉息肉、喉乳头状瘤（图4～5）中多为弱阳性～阳性表达，阳性细胞散在分布，喉鳞癌（图6）中未表达CDX2，但两两比较差异无统计学意义（P > 0.05），见 表3。
图 4 CDX2在喉息肉中的表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 4. Expression of CDX2 protein in laryngeal polypus IHC（100 µm×200）
图 5 CDX2在喉乳头状瘤中的表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 5. Expression of CDX2 protein in laryngeal papilloma IHC（100 µm×200）
图 6 CDX2在喉鳞癌中呈阴性表达IHC（比例尺：100 µm×200）Figure 6. Negative expression of CDX2 protein in laryngeal squamous cell carcinoma IHC（100 µm×200）表 3 CDX2在喉息肉、喉乳头状瘤和喉鳞癌中的表达（$\bar x \pm s $ ）Table 3. The expression of CDX2 in laryngeal polyps，laryngeal papilloma and laryngeal squamous cell carcinoma （$\bar x \pm s $ ）组别 n CDX2表达 P 阳性单位（PU） 喉息肉 15 8.73 ± 1.20 0.455，0.052 喉乳头状瘤 11 5.01 ± 0.05 0.132 喉鳞癌 25 0 2.3 COX2的表达与喉鳞癌患者预后的关系
单因素生存分析中，COX2阴性表达的喉鳞癌患者1 a、3 a、5 a生存率高于COX2阳性表达的喉鳞癌患者，COX2阴性表达的喉鳞癌中位生存期比COX2阳性表达的长，但是，两者比较差异无统计学意义（P > 0.05），见 表4和图7。
表 4 COX2的表达与喉鳞癌患者预后的关系Table 4. Relationship between expression of COX2 and prognosis of laryngeal squamous cell carcinoma patientCOX2表达 年生存率（%） 中位生存期 1 a 3 a 5 a 95%可信区间 P （＋） 85.71 34.29 34.29 1.70～4.30 0.078 （−） 90.91 90.91 40.40 3.00～7.00 
图 7 COX2蛋白表达阳性和阴性喉鳞癌患者的生存曲线Figure 7. Survival curves of patients with positive and negative COX2 protein expression3. 讨论
3.1 COX2的表达特点及分析
喉鳞癌是一种高度致残的疾病，影响患者的语言、吞咽和呼吸技能[8]，临床上早期诊断极为重要。环氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）作为体内前列腺素生物合成的限速酶，其蛋白由604个氨基酸组成，表皮生长因子结构域、膜结合结构域及酶活性结构域，构成其基本结构。人COX2基因位于1号染色体1q25.2～25.3上，全长约8.3 kb，含10个外显子和9个内含子[9]。COX2被认为是一种“应答基因”，在健康组织中呈低表达或不表达[10-11]，而在多种癌前病变和恶性病变时呈高表达[12]。其在体内呈诱导性表达，在被细胞内外各种刺激因素如脂多糖、白介素-1、血小板激活因子等因素所诱导下表达COX2。病理情况下，COX2参与炎症及肿瘤的形成[13-14]。研究显示，COX2与喉鳞癌[15-16]、食管鳞癌[17]和头颈部鳞癌[18]的淋巴结转移及预后有关，而有报道[19-20]却发现口腔鳞癌的复发或生存率与COX2无关，因此，在头颈部鳞癌中，COX2的表达无预后意义。本实验发现COX2在喉鳞癌中的表达低于喉息肉和喉乳头状瘤中的表达，表明COX2参与了炎症反应及喉鳞癌的发生；COX2在喉鳞癌低、中、高分化的表达逐渐升高，但其表达差异无统计学意义；随着喉鳞癌临床分期的增高，COX2的表达也增加，且差异有统计学意义。笔者认为COX2在不同病理阶段含量不同，对肿瘤细胞的促增殖作用也不同。
本实验还发现喉鳞癌中有淋巴结转移组比无淋巴结转移组的COX2阳性表达高，但差异无统计学意义。考虑与标本量太少有关。COX2表达阴性的喉鳞癌患者比阳性的患者中位生存期长，差异无统计学意义，故笔者认为COX2不能预测喉鳞癌患者的预后。
3.2 CDX2的表达特点及分析
CDX2基因，包括3个外显子和2个内含子，全长22～23 kb，蛋白含311个单氨基酸，与DNA的相应区域结合，方式为螺旋-环-螺旋，DNA表达的调节靠转录因子的形式。这种核同源异构体转录因子，调控着组织的分化和增殖[21-22]。
据报道，CDX2是胆管癌[23]和胰腺浸润性导管癌[24]患者预后的指标之一；CDX2对Barrett食管进展的早期检测具有潜在的预后效用，其表达可显著预测初次活检后40 ～ 45个月杯状细胞肠化生发生的风险[22]。有学者推测CDX2对肠上皮的鉴别、发生发展起着重要作用[25]，是结直肠腺癌[26]的标志物，具有高度特异性和敏感性，CDX2的表达可能有助于乳腺Paget病的分型[27]；但也有学者认为CDX2多态性不能作为预测中国人结直肠癌易感性的有用标记[28]。60例食管鳞癌中CDX2的阳性率为5%，而CDX2在43例肺鳞癌中仅2例为散在阳性，42例膀胱鳞癌中也发现有CDX2表达，但表达较少为1例，提示CDX2在鳞癌中表达极低[29]。
本实验发现CDX2在喉息肉、喉乳头状瘤中多为弱阳性～阳性表达，CDX2在喉鳞癌中不表达，且差异无统计学意义，初步推测CDX2可能不是喉鳞癌的危险因素。
-
图 1 KDY大鼠的血尿酸水平和体重变化[（ $\bar x \pm s $），n = 6]
A：45 d龄大鼠血清尿酸水平；B：45 d龄大鼠体重（$\bar x \pm s $，n = 6）。WT：野生型SD大鼠；Uox-/-：KDY大鼠。*P < 0.05 （双尾）。
Figure 1. Changes of blood uric acid level and body weight in KDY rats[（ $\bar x \pm s $），n = 6]
图 2 KDY大鼠各肠段菌群丰度变化[（ $ \bar x $），n = 6]
A：同龄大鼠门水平；B：同龄大鼠纲水平；C：同龄大鼠目水平；D：同龄大鼠科水平；E：同龄大鼠属水平（均数，n = 3）。WT：野生型SD大鼠；Uox-/-：KDY大鼠。其中1～18为小肠，19～20为结肠。
Figure 2. Variation of flora abundance in each intestinal segment of KDY rats[（ $\bar x $），n = 6]
图 3 KDY大鼠各节段菌群属水平多样性变化
与野生型大鼠（WT）相比，KDY大鼠（Uox-/-）各节段菌群属水平多样性变化（$\bar x \pm s $，n = 3）。其中1～18为小肠，19～20为结肠。独立分组t检验，*P < 0.05 （双尾）。
Figure 3. Variation of microflora at genus level in each segment of KDY rats
图 4 KDY大鼠新鲜粪便菌群丰度变化
与野生型（WT）大鼠相比，KDY（Uox-/-）大鼠新鲜粪便菌群丰度变化（均数，n = 6）。A：大鼠新鲜粪便菌群丰度在门水平变化；B：大鼠新鲜粪便菌群丰度在纲水平变化；C：大鼠新鲜粪便菌群丰度在目水平变化；D：大鼠新鲜粪便菌群丰度在科水平变化；E：大鼠新鲜粪便菌群丰度在属水平变化。*P < 0.05 （双尾）。
Figure 4. Abundance changes of fresh fecal flora in KDY rats
图 5 KDY大鼠新鲜粪便不同水平的种类差异
与野生型大鼠（WT）相比，KDY大鼠（Uox-/-）新鲜粪便不同水平的种类差异（$\bar x \pm s $，n = 6）。
Figure 5. Species differences of fresh feces in KDY rats at different levels
-
[1] 林淑芃. 《中国高尿酸血症与痛风诊疗指南(2019)》解读[J]. 临床内科杂志,2020,37(6):460-462. doi: 10.3969/j.issn.1001-9057.2020.06.022 [2] 张楠,胡欣瑜,董鲜祥,等. 高尿酸血症动物模型的研究进展[J]. 昆明医科大学学报,2019,40(6):129-134. doi: 10.3969/j.issn.1003-4706.2019.06.027 [3] Lu J,Hou X,Yuan X,et al. Knockout of the urate oxidase gene provides a stable mouse model of hyperuricemia associated with metabolic disorders[J]. Kidney Int,2018,93(1):69-80. doi: 10.1016/j.kint.2017.04.031 [4] Yu Y,Zhang N,Dong X,et al. Uricase-deficient rat is generated with CRISPR/Cas9 technique[J]. Peer J,2020,8:e8971. doi: 10.7717/peerj.8971 [5] Sun X,Wen J,Guan B,et al. Folic acid and zinc improve hyperuricemia by altering the gut microbiota of rats with high-purine diet-induced hyperuricemia[J]. Front Microbiol,2022,13:907952. doi: 10.3389/fmicb.2022.907952 [6] 朱发伟,楼招欢. 桑抹茶对高尿酸血症模型大鼠血尿酸水平及肠道菌群的影响[J]. 中国现代应用药学,2017,34(8):1084-1088. doi: 10.13748/j.cnki.issn1007-7693.2017.08.003 [7] 殷娜,李小丝,刘维超,等. 健脾渗湿方对尿酸酶基因缺失高尿酸血症模式动物肾损伤及肠道微生态干预的研究[J]. 云南中医学院学报,2021,44(4):9-16. doi: 10.19288/j.cnki.issn.1000-2723.2021.04.002 [8] 董鲜祥,范楠,云宇,等. 排毒养颜胶囊对尿酸酶缺失大鼠的降血尿酸作用[J]. 云南中医学院学报,2020,43(3):1-4. doi: 10.19288/j.cnki.issn.1000-2723.2020.03.001 [9] 綦雅琳,秦婉,杲银芳,等. 75%摄食量对尿酸酶缺失大鼠的降尿酸作用[J]. 云南中医学院学报,2021,44(5):7-12. [10] 秦婉,綦雅琳,杲银芳,等. 聚乙二醇4000对Kunming-DY大鼠的降尿酸作用[J]. 昆明医科大学学报,2022,43(8):1-6. [11] Yin N,Li X,Liu W,et al. Jian Pi Shen Shi formula alleviates hyperuricemia and related renal fibrosis in uricase-deficient rats via suppression of the collagen-binding pathway[J]. Int J Rheum Dis,2022,25(12):1395-1407. [12] Gao Y,Yu Y,Qin W,et al. Uricase-deficient rats with similarly stable serum uric acid to human's are sensitive model animals for studying hyperuricemia[J]. PLoS One,2022,17(3):e0264696. doi: 10.1371/journal.pone.0264696 [13] Fan N,Li L,Xia H,et al. Aboriginal Bacterial Flora in the Uricase-Deficient Rat Gut is Not the Main Factor Affecting Serum Uric Acid[J]. Evid Based Complement Alternat Med,2021,2021:5587642. [14] 赵晖,陈军梅,盛冬云. 四妙散加味对高尿酸血症大鼠尿酸代谢及肠道菌群的影响[J]. 湖北中医药大学学报,2022,24(1):26-30. doi: 10.3969/j.issn.1008-987x.2022.01.06 [15] Fan N,Yu Y,Li L,et al. Uricase deficiency causes mild and multiple organ injuries in rats[J]. PLoS One,2021,16(8):e0256594. doi: 10.1371/journal.pone.0256594 -
下载:
下载:
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 5108
- HTML全文浏览量: 2130
- PDF下载量: 11
- 被引次数: 0
