變異黃芪中毒大鼠體內(nèi)差異蛋白、代謝物及菌群結(jié)構(gòu)的初步研究
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【摘要】:瘋草(Locoweed)是世界范圍內(nèi)危害草地畜牧業(yè)最為嚴(yán)重的有毒植物,在我國(guó)廣泛分布于西北天然草地,每年可導(dǎo)致大批動(dòng)物采食后發(fā)生中毒死亡,給牧區(qū)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,制約了草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。變異黃芪是分布較為廣泛的瘋草類有毒植物之一,其主要有毒成分為生物堿苦馬豆素(Swainsonine,SW)。研究表明,SW中毒可以引起動(dòng)物機(jī)體低聚糖蓄積,導(dǎo)致組織細(xì)胞發(fā)生空泡變性,但目前SW對(duì)動(dòng)物機(jī)體代謝性能的影響尚不明確。為探究瘋草類有毒植物主要毒性成分—SW對(duì)動(dòng)物肝臟蛋白表達(dá),血液代謝物和糞便菌群結(jié)構(gòu)的影響作用以及變異黃芪中毒病的生物標(biāo)志物,本試驗(yàn)以SD大鼠為研究對(duì)象,用變異黃芪草粉為毒源,進(jìn)行以下試驗(yàn):1.變異黃芪致SD大鼠慢性中毒模型的復(fù)制60只雌性SD大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組,每組20只。對(duì)照組大鼠飼喂正常全價(jià)日糧,試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組分別飼喂含10%(SW含量0.0132‰)、30%變異黃芪草粉(SW含量0.0396‰)的混合飼料。飼喂至第120 d,試驗(yàn)Ⅱ組大鼠出現(xiàn)典型的瘋草中毒癥狀,試驗(yàn)Ⅰ組大鼠出現(xiàn)輕微的中毒癥狀,成功復(fù)制出大鼠變異黃芪慢性中毒模型。2.變異黃芪對(duì)SD大鼠肝臟蛋白表達(dá)的影響攻毒120 d結(jié)束后腹腔麻醉大鼠,采集對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅱ組大鼠肝臟組織,利用iTRAQ技術(shù)蛋白組學(xué)方法檢測(cè)肝臟中差異表達(dá)蛋白。結(jié)果顯示,變異黃芪能使SD大鼠肝臟蛋白表達(dá)產(chǎn)生差異。試驗(yàn)共鑒定到4280種蛋白,其中顯著差異表達(dá)蛋白574種,上調(diào)蛋白263種,下調(diào)蛋白311種。經(jīng)過篩選得到二肽基肽酶-2、視黃酸可誘導(dǎo)絲氨酸羧肽酶、N-乙酰氨基葡萄糖-6-硫酸酯酶、二肽基肽酶-1、酸性酰胺酶、溶酶體膜糖蛋白-2、組蛋白H2B、鈣調(diào)熱穩(wěn)定蛋白-1、甘油醛-3-磷酸脫氫酶、醛糖還原酶相關(guān)蛋白、熱休克同族71 kDa蛋白等11種潛在蛋白標(biāo)志物。3.變異黃芪對(duì)SD大鼠血漿代謝物的影響攻毒120 d結(jié)束后腹腔麻醉大鼠,采集對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅱ組大鼠血液,離心得血漿,利用UHPLC-Q-TOF MS非靶向代謝組學(xué)方法進(jìn)行血漿代謝物的檢測(cè)。結(jié)果顯示,變異黃芪可以引起大鼠血漿中代謝譜發(fā)生明顯改變,正負(fù)離子模式下共檢測(cè)到47種代謝物發(fā)生變化,其中,甘氨膽酸、膽酸、脫氧胞苷、L-谷氨酸、L-抗壞血酸、肉豆蔻酸、棕櫚油酸、α-亞麻酸、二十碳五烯酸9種代謝物可以作為變異黃芪中毒動(dòng)物血液中的潛在生物標(biāo)志物。4.變異黃芪對(duì)SD大鼠糞便微菌群結(jié)構(gòu)的影響攻毒第30、120 d分別采集對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅱ組大鼠的糞便,利用16S rDNA高通量測(cè)序的方法進(jìn)行糞便微生物菌群結(jié)構(gòu)檢測(cè),結(jié)果顯示,大鼠變異黃芪中毒后糞便的菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的變化,糞便菌群主要分布于普氏菌屬(Prevotella)、擬桿菌屬(Bacteroides)以及S24-7、Ruminococcacea和Clostridiales。這些菌群的變化顯示有益菌含量降低及致病菌含量升高。以上試驗(yàn)結(jié)果表明變異黃芪致大鼠中毒主要導(dǎo)致體內(nèi)糖蛋白、脂質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)產(chǎn)生異常,進(jìn)一步引起肝臟、血液以及糞便中代謝物發(fā)生改變。
【關(guān)鍵詞】:變異黃芪 蛋白組學(xué) 代謝組學(xué) 菌群結(jié)構(gòu) 大鼠
【學(xué)位授予單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:S856.9
【目錄】:
- 摘要6-8
- Abstract8-13
- 文獻(xiàn)綜述13-21
- 第一章 變異黃芪致動(dòng)物毒性作用及其防控研究進(jìn)展13-21
- 1.1 變異黃芪主要有毒成分研究13-15
- 1.1.1 變異黃芪主要有毒成分的確定13-14
- 1.1.2 植物中苦馬豆素的來源14-15
- 1.1.3 苦馬豆素的毒性作用15
- 1.2 變異黃芪致動(dòng)物毒性作用15-16
- 1.2.1 變異黃芪中毒動(dòng)物的臨床癥狀15-16
- 1.2.2 變異黃芪中毒動(dòng)物組織的病理學(xué)變化16
- 1.3 變異黃芪及動(dòng)物變異黃芪中毒防控技術(shù)16-18
- 1.3.1 變異黃芪的物理防控16-17
- 1.3.2 變異黃芪的化學(xué)防控17
- 1.3.3 變異黃芪的生物學(xué)防控17-18
- 1.3.4 變異黃芪中毒的預(yù)防與治療18
- 1.4 變異黃芪的利用18-20
- 1.4.1 變異黃芪的生態(tài)學(xué)作用19
- 1.4.2 變異黃芪中苦馬豆素的藥理活性利用19
- 1.4.3 變異黃芪的去毒利用19-20
- 1.5 展望20-21
- 試驗(yàn)研究21-61
- 第二章 變異黃芪中毒大鼠肝臟蛋白組學(xué)初步研究21-37
- 2.1 材料21-23
- 2.1.1 植物樣品21
- 2.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物21
- 2.1.3 動(dòng)物飼料21-22
- 2.1.4 主要儀器和試劑22-23
- 2.2 方法23-26
- 2.2.1 變異黃芪致SD大鼠慢性中毒模型的復(fù)制23
- 2.2.2 肝臟樣品的獲取及蛋白質(zhì)樣品的制備23
- 2.2.3 SDS-PAGE電泳23-24
- 2.2.4 酶解和肽段定量24
- 2.2.5 肽段標(biāo)記24
- 2.2.6 強(qiáng)陽離子柱(SCX)分級(jí)24
- 2.2.7 質(zhì)譜分析24-25
- 2.2.8 生物信息學(xué)分析方法25-26
- 2.3 結(jié)果26-35
- 2.3.1 SDS-PAGE電泳結(jié)果26
- 2.3.2 酶解肽段濃度測(cè)定結(jié)果26
- 2.3.3 肽段SCX分級(jí)26-27
- 2.3.4 蛋白質(zhì)鑒定結(jié)果27-28
- 2.3.5 差異蛋白及潛在蛋白標(biāo)志物的篩選28-31
- 2.3.6 顯著差異表達(dá)蛋白的GO注釋分析31-33
- 2.3.7 顯著差異表達(dá)蛋白的KEGG通路分析33-35
- 2.4 討論35-36
- 2.5 小結(jié)36-37
- 第三章 變異黃芪中毒大鼠血漿代謝組學(xué)初步研究37-50
- 3.1 材料37-38
- 3.1.1 植物樣品37
- 3.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物37
- 3.1.3 動(dòng)物飼料37
- 3.1.4 主要儀器和試劑37-38
- 3.2 方法38-39
- 3.2.1 變異黃芪致SD大鼠慢性中毒模型的復(fù)制38
- 3.2.2 血漿樣品的獲取及預(yù)處理38-39
- 3.2.3 色譜-質(zhì)譜分析39
- 3.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析39
- 3.3 結(jié)果39-48
- 3.3.1 試驗(yàn)質(zhì)量控制39-41
- 3.3.2 血漿樣本的典型代謝譜圖41-42
- 3.3.3 數(shù)據(jù)分析42-46
- 3.3.4 血漿差異代謝物及潛在代謝標(biāo)志物篩選46-48
- 3.4 討論48-49
- 3.5 小結(jié)49-50
- 第四章 變異黃芪中毒大鼠糞便微生物組學(xué)初步研究50-61
- 4.1 材料50-51
- 4.1.1 植物樣品50
- 4.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物50
- 4.1.3 動(dòng)物飼料50
- 4.1.4 主要儀器和試劑50-51
- 4.2 方法51-52
- 4.2.1 變異黃芪致SD大鼠慢性中毒模型的復(fù)制51
- 4.2.2 糞便樣品的采集51-52
- 4.2.3 總DNA的提取與質(zhì)檢52
- 4.2.4 總DNA樣品進(jìn)行 16S rDNA V4區(qū)高通量測(cè)序52
- 4.2.5 數(shù)據(jù)分析52
- 4.3 結(jié)果52-59
- 4.3.1 物種豐度統(tǒng)計(jì)及群落組成分析52-56
- 4.3.2 OTU豐度的Heatmap圖56-58
- 4.3.3 Alpha多樣性分析58-59
- 4.4 討論59-60
- 4.5 小結(jié)60-61
- 結(jié)論61-62
- 參考文獻(xiàn)62-70
- 附錄70-73
- 致謝73-74
- 作者簡(jiǎn)介74
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