研究背景:聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)是目前国内应用最为广泛的肠道清洁剂,通过与大量液体同时服用,形成等渗液体而进行肠道清洁,PEG作为渗透性泻药对肠道的吸收和分泌无影响,也不会导致水电解质紊乱。因其突出的安全性和耐受性,被广泛用于结肠镜检查前或腹部手术前的肠道清洁。临床工作中发现健康体检人群应用PEG肠道清洁后会出现腹部不适、腹泻的症状,基于上述临床问题,我们提出PEG肠道清洁对肠道功能存在潜在风险。而感染性肠炎是引起腹泻的常见原因,但PEG肠道清洁是否会增加感染性肠炎的风险仍无文献报道研究。肠道菌群稳态对预防病原微生物的定植和生长起着重要作用,肠道共生菌的失衡是病原菌定植和生长的重要原因。近年来的研究发现,不论是服用小剂量PEG的小鼠还是服用大剂量PEG进行肠道清洁的志愿者,其肠道菌群结构及数量均发生了显著性改变,且在停用PEG两周后,肠道菌群才逐步恢复至基线水平。肠致病性大肠杆菌(Enteropathogenic Escherichia coli,EPEC)和肠出血性大肠杆菌(Enterohemorrhagic Escherichia coli,EHEC)是导致人类感染性肠炎的重要致病因素。鼠柠檬酸杆菌(Citrobacterrodentium,C.R.)是啮齿类动物所特有的一种肠道病原体,因其可以附着在结肠黏膜上形成附着和清除(attaching and effacing,A/E)病变、结肠隐窝增生、腹泻等类似于EPEC和EHEC的病理变化,故常被用作研究EPEC和EHEC肠道感染机制的模型。在野生型AIDS-related opportunistic infections小鼠中,C.R.为一种自限性感染,在感染后约21天被机体清除。近年来,益生菌通过改善肠道稳态的作用引起了研究者们的关注。乳酸杆菌是一类能将碳水化合物分解为乳酸的益生菌,嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus,LAC)是乳酸杆菌中应用最为广泛的一种,它在到达肠道后,可定植于肠粘膜表面,维持肠道菌群稳态、抑制有害菌的生长。本研究结合PEG肠道清洁与C.R.感染,探究PEG肠道清洁对肠道细菌感染的影响,同时揭示其微生物学机制,随后通过补充LAC恢复肠道稳态缓解肠炎。本项研究可以为PEG的临床应用提供更多的理论依据。第一部分PEG可以增加C.R.的感染风险研究目的:本研究的目的旨在探索PEG肠道清洁后,对C.R.致肠道感染风险的影响,同时确定PEG后C.R.易感的时间窗。研究方法:1.使用PEG对小鼠进行肠道清洁,1天后给予小鼠C.R.灌胃,通过小鼠粪便C.R.培养、Western Blot、实时荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)等手段评估对照组(未服用PEG组)和PEG组小鼠粪便的C.R.载量、肠组织的C.R.载量、肠外组织的C.R.载量、毒力基因的表达量和结肠炎症的病理评分。2.使用Mirdametinib供应商PEG对小鼠进行肠道清洁,分别于PEG后第7天、第14天给予小鼠C.R.灌胃,通过粪便C.R.培养、结肠组织病理评分、qPCR等手段评估对照组(未服用PEG组)和PEG-7天、PEG-14天粪便C.R.载量和结肠炎症严重程度,从而探究PEG肠道清洁所致肠道C.R.易感的时间窗。研究结果:实验发现,PEG后第1天给予C.R.感染,PEG组小鼠粪便C.R.的载量明显增加(p<0.001),结肠组织中C.R.的载量也明显增加(p<0.001)。PEG组小鼠肠外脏器C.R.载量明显增加,肝脏(p<0.01)、肠系膜淋巴结(p<0.01)、脾脏(p<0.001)。qPCR显示PEG组小鼠粪便中C.R.的毒力基因Tir(p<0.001)及Ler(p<0.001)表达量明显增加。PEG后第1天给予C.R.感染,与对照组相比,PEG组小鼠的结肠长度明显缩短(p<0.01),结肠组织病理评分加重(p<0.001),紧密连接蛋白ZO-1和Claudin表达量显著减少(p<0.001)。PEG后第7天给予C.R.感染,与对照组相比,PEG组小鼠粪便C.R.载量仍显著增高(p<0.001),结肠长度缩短(p<0.05),结肠组织病理评分加重(p<0.001),结肠组织炎症因子TNFα(p<0.001)、IFNγ(p<0.05)增加。PEG后第14天给予C.R.感染,小鼠粪便的C.R.载量、结肠病理评分、结肠组织炎症因子(TNFα、IFNγ)的表达量,PEG组与对照组无显著性差异。研究结论:1.PEG肠道清洁后再感染C.R.,会致小鼠粪便及组织中C.R.载量增加、C.R.毒力基因的表达增加。2.PEG肠道清洁后,C.R.所致感染性结肠炎症明显加重。3.PEG肠道清洁后,C.R.感染性结肠炎的易感时间窗为14天。第二部分PEG通过改变肠道菌群致C.R.IACS-10759体内易感研究目的:本研究的目的是揭示PEG肠道清洁增加肠道C.R.感染风险的微生物学机制。研究方法:1.收集PEG前及PEG后第1天的小鼠粪便,进行16s rRNA高通量测序,分析PEG前后肠道菌群α多样性及β多样性的变化,并在细菌属水平分析特定细菌的变化。2.收集PEG前、PEG后第1天、PEG后第3天、PEG后第7天、PEG后第14天的小鼠粪便,进行16srRNA高通量测序分析,探究PEG肠道清洁后2周内肠道菌群的变化趋势。3.PEG肠道清洁组小鼠与未处理小鼠合笼饲养7天后,再给予C.R.感染,利用粪便C.R.培养、结肠组织病理评分等方法,探究菌群恢复是否可以缓解C.R.诱导的感染性肠炎。研究结果:PEG肠道清洁后,显著降低了小鼠粪便菌群的α多样性(p<0.001)、β多样性(p=0.004);显著降低了乳酸杆菌(Lactobacillus)和另枝菌属(Alistipes)的丰度,显著提高了嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia)和大肠埃希菌-志贺氏菌属(Escherichia Shigella)的丰度。小鼠粪便16s rRNA高通量测序分析结果显示,在OUT水平上,PEG后第1天、3天、7天、14天,小鼠肠道菌群的α多样性及β多样性逐渐恢复至基线水平。PEG肠道清洁的小鼠与对照组的小鼠合笼饲养7天后,PEG组与对照组小鼠肠道菌群组成无显著性差异。合笼7天后再给予C.R.感染,PEG组小鼠粪便的C.R.载菌量、结肠组织病理评分与对照组无显著性差异。研究结论:1.PEG肠道清洁后,小鼠肠道菌群结构发生了显著改变。2.PEG肠道清洁后,随着时间推移,小鼠肠道菌群逐渐恢复。3.与对照组小鼠合笼饲养,可以改善PEG所致肠道菌群改变,减轻C.R.引起的感染性肠炎。第三部分 嗜酸乳杆菌降低PEG致C.R.的感染风险研究目的:本研究的目的在于探索补充嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus,LAC)是否可以降低PEG肠道清洁致C.R.感染的风险。研究方法:PEG肠道清洁后连续3天给予小鼠LAC灌胃,再给予C.R.感染。通过粪便C.R.培养、结肠组织病理评分等方法评估对照组(未补充LAC组)和LAC组小鼠粪便C.R.载量、结肠炎症的严重程度。同时通过收集PEG前、PEG后第3天、LAC灌胃3天后的小鼠粪便,进行16s rRNA高通量测序分析,从而探究应用LAC后小鼠肠道菌群的变化。研究结果:小鼠应用PEG肠道清洁后,补充3天LAC后再感染C.R.,小鼠粪便中C.R.的载菌量(p<0.001)、结肠组织病理评分(p<0.05)较对照组(未补充LAC组)降低。菌群测序结果显示,补充LAC后小鼠粪便菌群α多样性及β多样性均增加。研究结论:1.补充LAC可促进PEG肠道清洁后肠道菌群恢复至基线水平。2.补充LAC可以缓解PEG肠道清洁后C.R.诱导的感染性肠炎。