硫化氢对患有下肢动脉缺血的糖尿病小鼠肠道微生物群的影响

《BMC Microbiology》：The impact of hydrogen sulfide on gut microbiota of diabetic mice with lower limb arterial ischemia

　　

摘要

背景

与糖尿病（DM）相关的高肢缺血（HLI）的发病率很高。然而，其预防和治疗面临重大挑战。本研究探讨了硫化氢（H₂S）干预对患有DM和HLI的小鼠的影响，同时研究了其对肠道微生物稳态的调节作用。

方法

通过腹腔注射链脲佐菌素在C57BL/6J小鼠中建立了糖尿病模型。通过结扎并切断股动脉创建了HLI模型，随后开始为期21天的外源性H₂S干预。在四个时间点收集小鼠的粪便样本：模型建立前、糖尿病模型成功诱导后3天、HLI模型建立后3天以及H₂S干预21天后，用于宏基因组分析。监测了小鼠的体重、血糖水平和下肢血流情况。此外，还对缺血性骨骼肌进行了功能评估和组织病理学检查，以评估其收缩和形态特性。

结果

H₂S的施用显著改善了患有HLI的糖尿病小鼠的下肢血流，并恢复了血浆中的H₂S浓度，同时提高了缺血性骨骼肌的功能和形态完整性。实验过程中，细菌丰度在门水平上发生了变化，尤其是在Bacteroidetes和Firmicutes门中。在DM?+?HLI组中，Firmicutes与Bacteroidetes的比例显著升高；然而，H₂S治疗降低了这种变化。H₂S干预调节了多种细菌的丰度，增加了Lactobacillus murinus和Faecalibacterium prausnitzii的数量，同时降低了与炎症相关的细菌（如Ruminococcus sp. JE7A12）。微生物网络分析显示，DM?+?HLI组和H₂S组的网络复杂性低于对照组。此外，功能宏基因组分析鉴定出28个差异表达基因，这些基因被归类到8个主要和30个次要KEGG通路中，其中6个基因在碳水化合物代谢通路中富集。

结论

外源性H₂S的施用改善了患有HLI的糖尿病小鼠的下肢血流，恢复了收缩功能，并保持了缺血性骨骼肌的形态完整性。同时，H₂S治疗改变了肠道微生物群的丰度，改善了微生物平衡。通过H₂S靶向肠道微生物群为治疗糖尿病性肢体缺血提供了潜在的转化途径，值得进一步研究以确定因果关系并阐明H₂S、肠道微生物群和血管恢复之间的潜在机制。