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MNNG胃癌大鼠肠道菌群与转录组学特征分析
目的 分析 N⁃甲基⁃N⁃硝基⁃N⁃亚硝基胍(N⁃methyl⁃N’⁃nitro⁃N⁃nitrosoguanidine, MNNG)胃癌大 鼠与正常大鼠肠道菌群差异、转录组学差异,以探究 MNNG 胃癌大鼠肠道菌群与转录组学特征,并分析二者 的相关性,为以 MNNG 胃癌大鼠为模型的相关研究提供参考。
方法 12 只 Wistar 大鼠随机分为正常 (Normal,NM)组、胃癌(Gastric cancer,GC)组,GC 组给予浓度 20 mg / mL 的 MNNG 灌胃,剂量为 100 g / mL,每 天 1 次,NM 组给予相同剂量的生理盐水灌胃,连续干预 16 周后取材检测。 取大鼠胃组织,苏木素⁃伊红(HE) 染色观察两组大鼠胃黏膜形态变化,转录组测序检测差异基因的表达水平;无菌 Ep 管收集盲肠内容物用于 16S rRNA 测序。
结果 (1)肉眼观察及 HE 结果:肉眼观察,NM 组大鼠胃组织黏膜体积正常,表面有光泽,胃 壁有弹性,黏膜皱襞走向有规律,无增生无出血点,GC 组大鼠胃组织胃黏膜体积缩小,胃壁变薄,弹性变差,皱 襞走向错乱无规律,出现隆起且伴有黄黑色角质增生;HE 染色,NM 组胃黏膜鳞状上皮层、粘膜下层、粘膜肌 层层次清晰,无增生和角化,GC 组胃粘膜层次和细胞极性紊乱,细胞形态不一,鳞状上皮层被破坏,鳞状上皮 细胞增生和角化,并向下增殖侵入肌层,造模成功;(2)肠道菌群测序结果显示,MNNG 胃癌大鼠阿克曼氏菌 和乳杆菌的丰度显著减少,瘤胃球菌科、普雷沃氏菌、布劳特氏菌的丰度显著增加;(3)转录组学测序:京都基 因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析得到的 3 条关键通路分别 是阿米巴病、系统性红斑狼疮和酯酰肌醇 3 激酶⁃丝氨酸/ 苏氨酸蛋白激酶(phosphatidylinositol 3 kinase⁃RAC⁃α serine / threonine⁃protein kinase,PI3K⁃Akt)信号通路,富集到这 3 条通路的 5 个差异基因分别是 MCPT8I2、IGH⁃ 6、IGHG1、ACTN2、VEGF⁃D;(4)肠道菌群与转录组学联合分析结果显示,瘤胃球菌科_UCG⁃005、普雷沃氏菌_ UCG⁃003 和布劳特氏菌可能与阿米巴病、系统性红斑狼疮和 PI3K⁃Akt 信号通路呈正相关。
结论 经 MNNG 灌胃形成的胃癌大鼠在肠道菌群丰度方面与正常大鼠之间存在差异,上调的 MCPT8I2、 IGH⁃6、 IGHG1、 ACTN2、VEGF⁃D 可能是 MNNG 灌胃诱发胃癌的差异基因,肠道菌群与差异基因联合分析推测 MNNG 致癌的 机制可能主要与胃粘膜破坏,引起炎症反应有关。
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