1型糖尿病患者肠道菌群重建特征影响小鼠糖代谢表型复现

Science China Life Sciences在线发表了来自上海交通大学生命科学技术学院，微生物代谢国家重点实验室张晨虹课题组题为“”的文章。人类菌群相关(human microbiota-associated, HMA)小鼠模型已被广泛用于探索肠道菌群与人类疾病之间的因果关系，但只有约29%的研究证实了人类供体菌群在受体动物中的复制。这就像“房间里的大象”，极大地影响了结果的可靠性和可重复性，阻碍了靶向菌群的疾病诊断和治疗。HMA小鼠模型被用于研究肠道菌群如何调节环境因素影响T1D的发展，然而HMA小鼠中供体菌群复制与糖代谢表型复刻之间的关系尚不清楚。该研究围绕T1D患者肠道菌群在GF小鼠中的重建特征及其对小鼠糖代谢表型复刻的影响进行了探究。

研究者们招募了5名T1D患者和4名健康志愿者作为人类供体，并将每位供体的粪便菌群移植给了10只无菌小鼠。结果发现，不同供体对应小鼠的糖代谢表型复刻能力存在较大差异。并非所有移植了T1D患者菌群的小鼠都成功表现出高血糖，甚至有些比移植了健康志愿者菌群的小鼠表现出更低的空腹血糖水平。随后研究者们根据7项葡萄糖代谢指标，将受体小鼠分为糖代谢表型复刻成功的T1D-S组和H-S组，以及糖代谢表型复刻失败的T1D-F组和H-F组。

菌群分析表明，与相应供体菌群多样性和结构更相似的受体小鼠能更好地复制供体表型。供体菌群移植给无菌小鼠后存在群落组装的过程，健康志愿者的菌群移植给小鼠后，确定性过程（如物种特征、物种间相互作用和环境条件）占比更高，能更好地复刻正常糖代谢表型；相反，T1D患者菌群移植给小鼠后，随机性过程（如出生、死亡、迁入和迁出）占比更高，能更好地复刻糖代谢紊乱表型。此外，T1D患者中富集的微生物在表型复刻更好的T1D-S（T1D4M和T1D1M）小鼠中也表现出更强的定植潜力和环境竞争力。T1D患者中富集的菌群功能特征在这些T1D-S小鼠中复制得也更好。

该研究表明，评估HMA小鼠中供体菌群的复制情况并确认其与表型复刻的关系具有重要意义。“为了将来更有效地利用HMA动物模型，我们建议首先制定HMA动物模型的标准化操作方案。此外，在评估HMA动物模型的疾病表型之前，需要借助多组学分析方法从多个角度验证受体动物中供体菌群的复制，特别是与表型相关的关键菌群成员的定植情况。”该研究的主要作者张晨虹指出。

研究详情请见原文：

Reconstruction characteristics of gut microbiota from patients with type 1 diabetes affect phenotypic reproducibility of glucose metabolism in mice

https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-024-2658-1