Characteristics of gut microbiota of pregnant women with gestational diabetes mellitus and patients with type 2 diabetes mellitus
-
摘要:目的
探讨妊娠期糖尿病(GDM)孕妇及2型糖尿病(T2DM)患者肠道菌群的特点。
方法选取61例女性作为研究对象，将GDM孕妇纳入G组(n=15), 健康孕妇纳入N组(n=18), T2DM患者纳入D组(n=14), 健康女性纳入A组(n=14)。收集4组粪便样本，采用16S rDNA高通量基因测序技术进行测序，并对样品物种多样性分析、组间物种差异进行分析。
结果肠道菌群多样性分析显示, GDM孕妇与健康孕妇、T2DM患者与健康女性的Beta多样性比较，差异有统计学意义(P＜0.05); 在Alpha多样性上, T2DM患者的菌群丰富度与健康女性比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。GDM孕妇与健康孕妇相比，肠道菌群中厚壁菌门(Firmicutes)丰度升高，拟杆菌门(Bacteroidetes)、毛螺菌属(Lachnobacterium)丰度降低，差异有统计学意义(P＜0.05)。T2DM患者与健康女性相比，肠道菌群中考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)的丰度升高，变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、罗氏菌属(Roseburia)、苏黎世杆菌属(Turicibacter)、链球菌属(Streptococcus)、放线菌属(Actinomyces)、粪球菌属(Coprococcus)、变形杆菌属(Proteus)等人体共生菌丰度降低，差异有统计学意义(P＜0.05)。
结论与健康女性相比, GDM孕妇和T2DM患者的肠道菌群均存在显著差异，该研究结果可为未来临床应用肠道微生态制剂治疗GDM和T2DM提供参考依据。
-
关键词:
- 妊娠期糖尿病 /
- 2型糖尿病 /
- 肠道菌群 /
- 16S rDNA高通量测序
Abstract:ObjectiveTo investigate the characteristics of gut microbiota in pregnant women with gestational diabetes mellitus (GDM) and type 2 diabetes mellitus (T2DM) patients.
MethodsA total of 61 women were selected as research objects, including GDM pregnant women in group G (n=15), healthy pregnant women in group N (n=18), T2DM patients in group D (n=14), and healthy women in group A (n=14). Four groups of fecal samples were collected and sequenced by 16S rDNA high-throughput sequencing technology. The species diversity of samples and species differences between groups were analyzed.
ResultsIntestinal microbiota diversity analysis showed that there were statistically significant differences in Beta diversity between the GDM pregnant women and the healthy pregnant women as well as between the T2DM patients and the healthy women (P < 0.05). In terms of Alpha diversity, the microbiota richness of T2DM patients showed significant difference compared with that of the healthy women (P < 0.05). Compared with the healthy pregnant women, the abundance of Firmicutes in the gut microbiota of the GDM pregnant women was increased, while the abundance of Bacteroidetes and Lachnobacterium were decreased, and the differences were statistically significant (P < 0.05). Compared with the healthy women, the abundance of Phascolarctobacterium in the gut microbiota of T2DM patients was increased, while the abundance of human symbiotic bacteria such as Proteobacteria, Actinobacteria, Roseburia, Turicibacter, Streptococcus, Actinomyces, Coprococcus and Proteus were decreased, and the difference was statistically significant (P < 0.05).
ConclusionCompared with the healthy women, the gut microbiota of pregnant women with GDM and T2DM patients are significantly different. The results of this study can provide a reference for the future clinical application of intestinal probiotics in the treatment of GDM and T2DM.
-
2型糖尿病(T2DM)是一种慢性代谢性疾病，特征为葡萄糖清除能力异常、持续高血糖及胰岛素敏感性降低。糖尿病前期通常会出现糖耐量受损和空腹血糖受损，约70%的糖尿病前期患者易发展为2型糖尿病(T2DM)[1-3]。目前，患者可服用双胍类和磺脲类药物进行治疗，需规律服药以维持血糖水平，但易导致低血糖、乳酸酸中毒及体质量增加等不良反应，单独使用西药往往难以达到理想疗效[4]。中医将糖尿病归属于“脾瘅”“食郁”等范畴[5], 基于整体观念及治未病理念，强调辨证施治和个体化治疗方案。目前，醒脾化浊方治疗糖尿病前期的临床研究尚显不足。本研究探讨醒脾化浊方对糖尿病前期痰湿体质患者的影响，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2021年1月—2023年12月医院收治的104例糖尿病前期痰湿体质患者为研究对象，采用随机数字表法将其分为西药组(n=52)和联合组(n=52)。纳入标准: ①符合糖尿病前期西医诊断标准[6]者; ②中医辨证为痰湿体质[7]者; ③年龄≥18岁者; ④患者及家属对本研究知情同意。排除标准: ①伴有心、肝、肾等重要脏器疾病者; ②患有严重精神类疾病者; ③伴有急性感染性疾病者; ④对本研究药物过敏者。本研究经医学伦理委员会批准。2组一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 具有可比性，见表 1。
表 1 2组一般资料比较(x±s)[n(%)]组别 性别 年龄/岁 病程/月 体质量指数/(kg/m2) 男 女 联合组(n=52) 37(71.15) 15(28.85) 42.58±3.62 8.94±0.52 25.34±3.22 西药组(n=52) 32(61.54) 20(38.46) 43.10±3.75 9.05±0.57 25.71±3.41 1.2 方法
西药组口服二甲双胍(丹东医创药业有限责任公司生产; 国药准字H21022377), 0.5 g/次, 3次/d。联合组在西药组基础上联用醒脾化浊方。药方组成: 党参15 g、麸炒白术30 g、茯苓30 g、半夏10 g、陈皮10 g、炙甘草5 g、薏苡仁30 g、炒苍术10 g、佩兰10 g。采用500 mL水煎，取汁300 mL, 分2次口服。2组均治疗3个月。
1.3 观察指标
1.3.1 临床疗效
治疗3个月后对临床疗效进行评估。显效是指临床症状、体征明显改善，空腹血糖(FPG)＜6.1 mmol/L, 餐后2 h血糖(2 hPG)＜7.8 mmol/L, 糖化血红蛋白(HbA1c)＜6.1%; 有效是指临床症状、体征均有好转, FPG＜7.0 mmol/L, 2 hPG＜1.1 mmol/L, HbAlc为6.1%~6.5%; 无效是指不符合上述标准[8]。
1.3.2 血糖指标
采用葡萄糖氧化酶法检测治疗前后FPG、HbA1c、2 hPG水平。
1.3.3 血脂指标
采用全自动生化分析仪检测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平。
1.3.4 肾功能指标
检测患者治疗前后血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、β2-微球蛋白(β2-MG)水平。
1.4 统计学分析
采用SPSS 23.0软件对数据进行分析，计量资料以(x±s)表示，行t检验; 计数资料以[n(%)]表示，行χ2或Z检验, P＜0.05表示差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 临床疗效
治疗3个月后，联合组临床治疗总有效率高于西药组，差异有统计学意义(P＜0.05), 见表 2。
表 2 2组临床疗效比较[n(%)]组别 n 显效 有效 无效 总有效 联合组 52 29(55.77) 19(36.54) 4(7.69) 48(92.31)* 西药组 52 17(32.69) 22(42.31) 13(25.00) 39(75.00) 与西药组比较, * P＜0.05。 2.2 2组血糖指标比较
治疗3个月后, 2组患者FPG、HbA1c、2 hPG水平均降低，且联合组低于西药组，差异有统计学意义(P＜0.05), 见表 3。
表 3 2组血糖指标比较(x±s)组别 n FPG/(mmol/L) HbA1c/% 2 hPG/(mmol/L) 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 联合组 52 6.58±0.19 6.03±0.11*# 6.56±0.16 5.94±0.05*# 8.73±0.84 7.92±0.76*# 西药组 52 6.54±0.18 6.29±0.13* 6.60±0.19 6.21±0.07* 8.75±0.89 8.25±0.80* FPG: 空腹血糖; 2 hPG: 餐后2 h血糖; HbA1c: 糖化血红蛋白。与治疗前比较, * P＜0.05; 与西药组比较, #P＜0.05。 2.3 2组血脂指标比较
治疗3个月后, 2组患者TG、TC、LDL-C水平较治疗前下降，且联合组低于西药组，差异有统计学意义(P＜0.05); 2组患者HDL-C水平升高，且联合组高于西药组，差异有统计学意义(P＜0.05), 见表 4。
表 4 2组血脂指标水平比较(x±s)组别 n TG/(mmol/L) TC/(mmol/L) LDL-C/(mmol/L) HDL-C/(μmol/L) 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 联合组 52 0.82±0.12 0.57±0.06*# 2.67±0.31 2.30±0.23*# 2.89±0.22 2.31±0.15*# 703.56±21.34 756.61±27.61*# 西药组 52 0.80±0.11 0.68±0.08* 2.69±0.32 2.42±0.27* 2.90±0.24 2.49±0.18* 705.48±21.59 742.15±25.17* TG: 甘油三酯; TC: 总胆固醇; LDL-C: 低密度脂蛋白胆固醇; HDL-C: 高密度脂蛋白胆固醇。与治疗前比较, * P＜0.05; 与西药组比较, #P＜0.05。 2.4 2组肾功能指标比较
治疗3个月后，患者Scr、BUN、β2-MG水平均降低，且联合组低于西药组，差异有统计学意义(P＜0.05), 见表 5。
表 5 2组肾功能指标比较(x±s)组别 n Scr/(μmol/L) BUN/(mmol/L) β2-MG/(mg/L) 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 治疗前 治疗3个月后 联合组 52 113.54±5.24 88.95±3.58*# 6.23±0.67 4.10±0.42*# 6.21±0.50 4.29±0.32*# 西药组 52 112.27±5.57 96.61±3.94* 6.41±0.69 5.16±0.51* 6.16±0.48 4.93±0.41* Scr: 血肌酐; BUN: 尿素氮; β2-MG: β2-微球蛋白。与治疗前比较, * P＜0.05; 与西药组比较, #P＜0.05。 3. 讨论
痰湿体质患者脾虚是关键病机，脾虚则运化失常，痰浊水湿内聚，中医以健脾益气、清热除湿为主要治则[9]。痰湿体质的糖尿病前期患者临床表现为口甜腻、饮水量增多、食欲亢进等[10]。醒脾化浊方中党参可补益肺、脾、肾之气，生津止渴; 白术补气健脾，燥湿利水; 茯苓健脾安神、益肾、利水祛湿; 半夏燥湿化痰、消痞散结; 陈皮健脾开胃、燥湿化痰; 炙甘草具有补气养阴、清热生津的功效; 薏苡仁具有利水渗湿、健脾止泻之效; 炒苍术可燥湿健脾、祛风除湿；佩兰和中化湿、醒脾开胃，诸药共奏益气健脾、化痰祛湿之功。
现代药理学研究[11]发现，槲皮素是一种黄酮类化合物，目前已知含有槲皮素的中药有100余种，本研究中使用的醒脾化浊方中党参、茯苓等中药均富含槲皮素。在糖尿病斑马鱼模型中，槲皮素通过调节同型半胱氨酸途径、抑制脂质过氧化、清除自由基等发挥降糖作用。甘草富含20余种三萜类化合物和300余种黄酮类化合物，其中甘草素、异甘草素、甘草苷等通过调节磷脂酰肌醇3′-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)、核因子-κB(NF-κB)等信号通路发挥调节糖代谢异常的作用。JIA W J等[12]研究指出，在糖尿病小鼠蔗糖、麦芽糖、淀粉耐受性测定中，党参提取物对α-葡萄糖苷酶和酵母α-糖苷酶具有较强的抑制活性作用，可显著降低餐后血糖水平。茯苓是我国批准的降糖药物之一，含有三萜类和多糖类化合物，能够增强β细胞功能，增强胰岛素敏感性，降低餐后血糖水平。
肾为五脏阴阳之本，具有藏精纳气、主水液代谢之功能。高血糖环境可导致肾细胞损伤，进而引发肾小球滤过功能障碍，最终造成肾小球硬化和肾小管间质纤维化[13]。因此，对于糖尿病前期患者而言，不仅需调整饮食及控制血糖、血压和血脂，还应选择具有保护和改善肾功能作用的药物进行治疗。本研究结果显示，联合治疗后，患者肾功能指标均得到有效改善。首先，足细胞是肾小球血液滤过屏障的重要组成部分，其损伤是肾小球硬化的主要因素之一。醒脾化浊方中陈皮所含的橙皮苷能够修复足细胞，抑制转化生长因子-β1(TGF-β1)/整合素连接激酶(ILK)/Akt信号通路，减少足细胞表面蛋白表达的异常变化[14]。其次，槲皮素能够抑制TGF-β1和血清结缔组织生长因子(CTGF)的过度表达，从而改善肾功能。再次，槲皮素还能通过激活Hippo通路抑制系膜细胞增殖，对肾脏具有保护作用。最后，茯苓中的茯苓多糖可促进Klotho蛋白的表达，从而保护肾脏功能[15]。
综上所述，糖尿病前期的影响因素包括腹部肥胖、血脂异常等，其中TG、HDL-C等血脂指标与胰岛素抵抗密切相关，对糖尿病前期患者具有较高的诊断价值[16]。在糖尿病前期痰湿体质患者中，二甲双胍联合醒脾化浊方能够有效改善患者血糖指标水平，并发挥肾脏保护作用。
-
![]()
图 1 G组和N组、D组与A组OTU分布Venn图
A: G组和N组OTU分布Venn图; B: D组与A组OTU分布Venn图。G代表GDM孕妇, N代表健康孕妇; D代表T2DM患者, A代表健康女性。不同颜色代表不同的组，重叠部分为2组共有的OTUs, 非重叠部分为各组特有的OTUs。
![]()
图 2 G组与N组、D组与A组Alpha多样性分析
A: G组与N组Alpha多样性分析; B: D组与A组Alpha多样性分析。G代表GDM孕妇, N代表健康孕妇; D代表T2DM患者, A代表健康女性。Observed species指数反映群落中物种的丰富度, Shannon指数反映群落中物种的多样性。
![]()
图 3 G组与N组、D组与A组PLS-DA分析
A: G组与N组PLS-DA分析; B: D组与A组PLS-DA分析。G代表GDM孕妇, N代表健康孕妇; D代表T2DM患者, A代表健康女性。横纵坐标表示相对距离，无实际意义，一个点代表一个样本，大卵圆形表示G组与N组、D组与A组的肠道菌群各自聚集，区分良好。
![]()
图 4 G组与N组、D组与A组物种丰度柱状图
A: G组与N组物种丰度柱状图; B: D组与A组物种丰度柱状图。G代表GDM孕妇, N代表健康孕妇; D代表T2DM患者, A代表健康女性。横坐标表示样本名称，纵坐标表示注释到的物种相对丰度，右侧不同颜色表示不同的物种，所有样品中丰度均小于0.5%的物种全部合并成其他。
![]()
图 5 G组L与N组、D组与A组LEfSe分析聚类图
A: G组L与N组LEfSe分析聚类图; B: D组与A组LEfSe分析聚类图。G代表GDM孕妇, N代表健康孕妇; D代表T2DM患者, A代表健康女性。图中从内到外5个圈依次是门、纳、目、科、属水平的物种。不同颜色表示不同分组，与分组相同颜色的节点表示在该分组中起到重要作用的微生物群，一个节点代表一个菌群。其中，黄色节点表示的是在不同分组中没有起到重要作用的微生物类群。
表 1 G组与N组临床资料比较分析(x±s)
临床资料 G组(n=15) N组(n=18) P 年龄/岁 30.07±3.47 26.06±3.57 ＜0.01 身高/cm 160.00(150, 172) 160.00(157, 172) 0.33 体质量/kg 70.43±12.60 65.29±7.48 0.16 体质量指数/(kg/m2) 27.21±4.08 24.74±2.61 0.04 收缩压/mmHg 115.27±9.26 115.67±10.18 0.91 舒张压/mmHg 68.13±8.90 66.28±7.28 0.52 甘油三酯/(mmol/L) 2.88±0.98 2.64±0.89 0.48 总胆固醇/(mmol/L) 6.20±1.09 5.88±1.08 0.40 空腹血糖/(mmol/L) 4.53(4.09, 6.07) 4.41(3.98, 5.08) 0.21 OGTT 1 h血糖/(mmol/L) 10.06±1.54 7.11±1.20 ＜0.01 OGTT 2 h血糖/(mmol/L) 9.03±1.53 6.27±0.87 ＜0.01 孕周/周 26.42±1.25 25.94±1.65 0.36 身高、空腹血糖数据以中值(最小值，最大值)表示。OGTT: 口服葡萄糖耐量试验。 
下载: 导出CSV
表 2 D组与A组临床资料比较分析(x±s)
临床资料 D组(n=14) A组(n=14) P 年龄/岁 32.71±4.03 29.93±4.71 0.11 身高/cm 160.29±3.29 162.71±3.32 0.06 体质量/kg 61.29±7.34 55.96±5.21 0.04 体质量指数/(kg/m2) 23.79±2.63 21.16±2.13 ＜0.01 收缩压/mmHg 119.71±8.39 113.93±6.99 0.06 舒张压/mmHg 73.93±6.04 72.21±5.03 0.42 甘油三酯/(mmol/L) 1.76±0.87 1.21±0.61 0.06 总胆固醇/(mmol/L) 4.77±0.82 4.82±0.96 0.88 空腹血糖/(mmol/L) 9.90(5.06, 19.40) 4.67(4.05, 5.69) ＜0.01 空腹血糖数据以中值(最小值，最大值)表示。
下载: 导出CSV
-
[1] SAEEDI P, PETERSOHN I, SALPEA P, et al. Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045: results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edition[J]. Diabetes Res Clin Pract, 2019, 157: 107843. doi: 10.1016/j.diabres.2019.107843
[2] ZHU Y, ZHANG C. Prevalence of Gestational Diabetes and Risk of Progression to Type 2 Diabetes: a Global Perspective[J]. Curr Diab Rep 2016, 16(1): 7. doi: 10.1007/s11892-015-0699-x
[3] DAMM P, HOUSHMAND-OEREGAARD A, KELSTRUP L, et al. Gestational diabetes mellitus and long-term consequences for mother and offspring: a view from Denmark[J]. Diabetologia, 2016, 59(7): 1396-1399. doi: 10.1007/s00125-016-3985-5
[4] FEIG D S. Type 2 diabetes after gestational diabetes: can the progression be prevented?[J]. Diabetes Metab Res Rev, 2018, 34(4): e2988. doi: 10.1002/dmrr.2988
[5] HASAIN Z, MOKHTAR N M, KAMARUDDIN N A, et al. Gut microbiota and gestational diabetes mellitus: a review of host-gut microbiota interactions and their therapeutic potential[J]. Front Cell Infect Microbiol, 2020, 10: 188. doi: 10.3389/fcimb.2020.00188
[6] TILG H, ZMORA N, ADOLPH T E, et al. The intestinal microbiota fuelling metabolic inflammation[J]. Nat Rev Immunol, 2020, 20(1): 40-54. doi: 10.1038/s41577-019-0198-4
[7] WEI J, QING Y, ZHOU H, et al. 16S rRNA gene amplicon sequencing of gut microbiota in gestational diabetes mellitus and their correlation with disease risk factors[J]. J Endocrinol Invest, 2022, 45(2): 279-289. doi: 10.1007/s40618-021-01595-4
[8] 中华医学会糖尿病学分会. 中国2型糖尿病防治指南(2020年版)(上)[J]. 中国实用内科杂志, 2021, 41(8): 668-695. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYNK202108007.htm [9] KOREN O, GOODRICH J K, CULLENDER T C, et al. Host remodeling of the gut microbiome and metabolic changes during pregnancy[J]. Cell, 2012, 150(3): 470-480. doi: 10.1016/j.cell.2012.07.008
[10] PONZO V, FEDELE D, GOITRE I, et al. Diet-gut microbiota interactions and gestational diabetes mellitus (GDM)[J]. Nutrients, 2019, 11(2): E330. doi: 10.3390/nu11020330
[11] 高婉丽. 妊娠期糖尿病孕妇孕晚期肠道菌群的特点分析[D]. 郑州: 郑州大学, 2020. [12] FERROCINO I, PONZO V, GAMBINO R, et al. Changes in the gut microbiota composition during pregnancy in patients with gestational diabetes mellitus (GDM)[J]. Sci Rep, 2018, 8(1): 12216. doi: 10.1038/s41598-018-30735-9
[13] LAKSMANA T, KITTICHOTIRAT W, HUANG Y Y, et al. Metagenomic analysis of subgingival microbiota following non-surgical periodontal therapy: a pilot study[J]. Open Dent J, 2012, 6: 255-261. doi: 10.2174/1874210601206010255
[14] BACKHED F, DING H, WANG T, et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage[J]. Proc Natl Acad Sci U S A 2004, 101(44): 15718-15723. doi: 10.1073/pnas.0407076101
[15] 符欢. 人粪便中短链脂肪酸的快速分析方法建立和验证及其临床应用[D]. 长春: 长春工业大学, 2020. [16] MEIJNIKMAN A S, GERDES V E, NIEUWDORP M, et al. Evaluating causality of gut microbiota in obesity and diabetes in humans[J]. Endocr Rev, 2018, 39(2): 133-153. doi: 10.1210/er.2017-00192
[17] QIN J J, LI Y R, CAI Z M, et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes[J]. Nature, 2012, 490(7418): 55-60. doi: 10.1038/nature11450
[18] LARSEN N, VOGENSEN F K, VAN DEN BERG F W, et al. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults[J]. PLoS One, 2010, 5(2): e9085. doi: 10.1371/journal.pone.0009085
[19] SATO J, KANAZAWA A, WATADA H. Type 2 diabetes and bacteremia[J]. Ann Nutr Metab, 2017, 71(Suppl 1): 17-22.
[20] KARLSSON F H, TREMAROLI V, NOOKAEW I, et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control[J]. Nature, 2013, 498(7452): 99-103. doi: 10.1038/nature12198
[21] WU F F, GUO X F, ZHANG J C, et al. Phascolarctobacterium faecium abundant colonization in human gastrointestinal tract[J]. Exp Ther Med, 2017, 14(4): 3122-3126. doi: 10.3892/etm.2017.4878
[22] BHANDARKAR N S, MOUATT P, MAJZOUB M E, et al. Coffee pulp, a by-product of coffee production, modulates gut microbiota and improves metabolic syndrome in high-carbohydrate, high-fat diet-fed rats[J]. Pathogens, 2021, 10(11): 1369. doi: 10.3390/pathogens10111369
[23] OLUWAGBEMIGUN K, O'DONOVAN A N, BERDING K, et al. Long-term dietary intake from infancy to late adolescence is associated with gut microbiota composition in young adulthood[J]. Am J Clin Nutr, 2021, 113(3): 647-656. doi: 10.1093/ajcn/nqaa340
[24] CRUSELL M K W, HANSEN T H, NIELSEN T, et al. Gestational diabetes is associated with change in the gut microbiota composition in third trimester of pregnancy and postpartum[J]. Microbiome, 2018, 6(1): 89. doi: 10.1186/s40168-018-0472-x
计量
- 文章访问数: 170
- HTML全文浏览量: 49
- PDF下载量: 6
苏公网安备 32100302010246号