研究目的:近年来,肠道微生物及其代谢产物的功能被大量挖掘。庞大的微生物体系把控着物质的消化和吸收以及机体免疫,调节肠道菌群结构已成为促进健康和预防疾病的新靶点。菌群协同肠道恢复免疫功能已成为抵御疾病的有效手段。肠道内菌群的变化时刻影响着体内健康的发生发展。随着无菌或转基因小鼠、抗生素、益生菌灌注及粪菌移植等模型与手段的应用,有足够的证据表明肠道微生物-宿主轴的存在。肠道微生物及其代谢产物通过不同途径影响体内组织器官的质量和功能。事实上,大量的人体实验已经证实肠道微生物对机体代谢和损伤修复的积极作用。在运动机体中,肠道菌群与机体是相互作用的关系,这与运动强度密切相关。科学的、适度的运动可改善肠道微生物的组成,然而剧烈的大强度运动会造成肠道菌群稳态失调。肠道微生物群在控制剧烈运动期间的氧化应激、炎症反应、新陈代谢和能量消耗方面起着关键作用。在训练期间,运动可能会由于肠缺血、肠道屏障通透性增加和氧化应激升高来破坏肠道稳态,导致细菌及有毒产物进入血液,导致免疫系统失调,从而导致肌肉分解代谢增加以及肌肉功能的恶化,导致运动表现降低。研究表明一些细菌菌株通过各种机制具有抗氧化特性。这些包括促使抗氧化酶的表达以及通过更好地吸收抗氧化剂来调节代谢。合理调节肠道微生物,增加有益菌数量,在减轻骨骼肌损伤,加速运动技能的恢复,提高运动成绩方面具有有益作用。类黄酮可影响和重塑肠道菌群的组成,发挥益生元和杀菌作用,尽管证据尚无定论,但其作用可能至少部分与微生物群的调节有关。来自天然植物提取物的Icariin,在人们的日常生活中作为药物以及食品添加等已广泛应用。在运动领域已被证明可以增强机体抗疲劳能力,提高运动表现,对于肠道微生物也具有潜在的积极作用。本研究主要探索Icariin干预对于减轻和改善力竭运动造成的肠道菌群紊乱的作用效果,为减轻和改善力竭运动诱发的肠道菌群紊乱提供实验支撑。研究方法:选取30只8周龄C57BL/6J雄性小鼠,在实验室SPF级环境下适应性饲养一周,提供充足的水和食物,保证其随意进食。环境温度控制在22±2℃,湿度控制在45%-60%,保持正常的昼夜节律(8:00-20:00为光周期,20:00-8:00为暗周期)。一周后,将30只小鼠随机分为3组,每组10只,单笼单只饲养。分别为对照组(CON),低剂量组ICA-L(25mg/kg/day),高剂量组ICA-H(50mg/kg/day), Icariin溶解于0.5%羧甲基纤维素钠溶液中,对照组灌胃等体积0.5%羧甲基纤维素钠溶液,继续饲喂普通标准饲料,保证小鼠随意进食和饮水。在正式的力竭实验之前,各组小鼠进行为期3天的适应性训练,每日一次,每次10 min,运动速度为10m/min。药物干预结束后,在实验当天用渐进负荷式跑步方式进行力竭运动。初始速度设为10m/min,持续8分钟,然后增加到15m/mim持续10分钟,然后每1.5min增加1m/min,达到22m/min的速度持续10分钟后直至力竭。力竭标准为运动末期小鼠整体状态表现无力、瘫软,无法坚持原跑速,外界人为刺clinical genetics激驱赶无效时,记录小鼠力竭时间。力竭实验结束2小时后,对小鼠进行腹腔注射深度麻醉后处死,取血、无菌条件下取盲肠内容物,随后进行16Srwww.selleck.cn/products/BortezomibDNA基因序列测序,分析肠道菌群的OTUs、菌群组成、Alpha-diversity多样性分析、Beta-diversity多样性分析以及LEFse差异物种分析。研究结果:(1)干预结束后,三组间小鼠体重及进食量无显著差异。(2)与对照组相比,高剂量组小鼠力竭时间显著增加(p<0.05)。(3)通过对15个样本进行16S r DNA基因序列测序发现,药物干预显著改变了小鼠的肠道微生物组成,菌群中厚壁菌(Firmicutes)与拟杆菌(Bacteroides)(F/B)比值与对照组相比显著减少(P<0.05);与药物干预组相比,对照组拟杆菌(Bacteroides)、Blautia、另枝菌(Alistipes)、Lachnospiraceae_UCG-006、乳杆菌(Lactobacillus)等有益菌属显著减少(p<0.05)。(4)在Alpha-diversity多样性分析中,CON组小鼠肠道菌群多样性及丰富度下降明显,ICA-H组小鼠与CON组相比Shannon指数、Pielou指数等明显不同(p<0.05),与CON组相比ICA-H组肠道群落丰富度、多样性明显改善。(5)Beta-diversity多样性分析中,对照组样品Tofacitinib临床试验点与其他各组样品点距离较远,表明细菌群落组成存在明显差异,显示Icariin干预后可以调节小鼠肠道菌群的结构及多样性。(6)采用线性判别分析(1inear discriminant analvsis effect size,LEfSe)筛选组间显著差异菌种发现与CON组相比,ICA-L组、ICA-H组起重要作用的差异物种分别有9个、33个。(7)ANOSIM分组信息检验证明Icariin干预对于调节肠道菌群的有效性(p<0.05)。研究结论:以上结果提示急性力竭运动造成小鼠肠道菌群稳态失调,多样性下降。Icariin干预可以减轻和改善急性力竭运动导致的肠道菌群紊乱和多样性下降,并通过调节肠道菌群结构,增加有益菌数量,有效提升小鼠的力竭时间,增强小鼠的运动能力。