本发明属于微生物检测,具体涉及一种胰岛素抵抗模型的构建方法。
背景技术:
1、糖尿病前期是糖尿病的早期指标,在当患者被诊断为葡萄糖耐量受损(impairedglucose tolerance,igt)和/或空腹血糖受损(impaired fasting glucose,ifg)时发生。igt和ifg的两个主要特征是胰岛素抵抗(insulin resistance,ir)和胰腺β细胞功能下降。糖尿病前期和糖尿病的发病通常始于细胞的胰岛素抵抗。大多数情况下,在2型糖尿病的初始阶段,个体开始表现出胰岛素不敏感,例如高血糖最初就是身体细胞无法对胰岛素完全反应的结果,这种情况被称为胰岛素抵抗。2型糖尿病标记的研究主要是涉及以下方面:1.从基因层面鉴别人群可能患有2型糖尿病的概率;2.在健康和2型糖尿病病人的粪便中筛选糖尿病标记微生物。
2、目前,在ir的研究中,仍然多用老鼠作为实验动物模型,猪则较少被应用。猪是杂食性动物,其在心血管系统、消化系统的解剖学和生理学方面以及糖脂代谢过程与人极为相似。其中,广西巴马小型猪具有体型矮小、易饲养、适应性强、遗传性稳定等特点,是研究与饮食相关心血管代谢疾病模型的理想实验动物。
技术实现思路
1、针对以上问题,本发明提供一种胰岛素抵抗模型的构建方法。
2、本发明通过以下技术方案实现:
3、一种胰岛素抵抗模型的构建方法,所述构建方法包括以下步骤:
4、(1)广西巴马小型猪分组饲养,分为高脂高糖饲喂ir易感组、高脂高糖饲喂ir非易感组、高脂高糖加益生元饲喂ir非易感组与对照组,饲养时间6~8个月;
5、(2)取样本,对各组进行各自取样本,所述样本包括其胰腺、背最长肌、背部皮下脂肪、空肠、回肠和结肠组织;
6、(3)检测,上述样本通过组织全转录组测序,肠道16s rrna基因测序,肠道、肌肉和血清非靶标代谢组学检测,以及不同组学的关联分析,筛选与胰岛素抵抗相关的表达基因、非编码rna、肠道菌群和代谢物,构成胰岛素抵抗模型。
7、进一步地,连续两次ivgtt试验中60min血糖值≥6.3mmol/l、fbg<6.3mmol/l、且空腹胰岛素和homa-ir值均高于对照组。
8、进一步地,高脂高糖组饲料配比:60%基础饲料+30%蔗糖+10%豆油;高脂高糖饲料诱导广西巴马小型猪的胰岛素抵抗;高脂高糖加益生元组饲料配比:60%基础饲料+30%蔗糖+10%豆油+益生元,益生元的添加量为:体重≤60kg,0.6g/kg体重/次投料;体重>60kg,0.5g/kg体重/次投料;对照组全程饲喂基础饲料。
9、进一步地,所述样本全转录组测序。
10、进一步地,所述全转录组测序的方法包括以下步骤:
11、lncrna和mrna:样品提取总rna后,去除其中的核糖体rna,得到的rna随机打断成为短片段,再以片断化后的rna为模板,用六碱基随机引物(randomhexamers)合成cdna第一链;接着加入缓冲液、dntps、rnase h和dnapolymerase i合成cdna第二链,经过纯化并加eb缓冲液洗脱经末端修复、加碱基a,加测序接头,然后通过ung(uracil-n-glycosylase)酶降解第二条链,并进行pcr扩增;则建成测序文库,并用illuminahiseqtm 4000进行测序;
12、mirna:用trizol从样本中提取total rna,琼脂糖凝胶电泳切胶选择18-30nt的片段;分别连接3′接头和5′接头,然后对连接了两侧接头的small rna进行反转录和pcr扩增;最后琼脂糖凝胶电泳回收并纯化约140bp的条带,完成文库构建;并使用agilent 2100以及qpcr进行质控,并上机测序。
13、进一步地,lncrna和mrna:对下机的raw reads利用fastp进行质控,过滤低质量数据,获得clean reads;随后将clean reads用hisat2比对到参考基因组(sscrofa11.1)上,并利用stringtie进行转录本组装和定量,得到已知的转录本与新的转录本;利用cpc和cnci两个软件对新转录本进行蛋白质编码能力预测,取其交集作为可靠的预测结果;然后分别对样本中的mrna、lncrna和mirna进行表达量分析以及差异基因的go和kegg富集分析,最后进行lncrna-mirna-mrna的关联分析;
14、mirna:对原始下机数据经过初步过滤得到的小rna数据再进行进一步的过滤,选取genbank中的rrna,scrna,snorna,snrna,trna,来注释测序得到的tag序列;选取rfam(11.0)数据库来注释测序得到的tag序列,尽可能的发现并去除样本中可能rrna,scrna,snorna,snrna,trna;将tag序列比对到已知的参考基因组上,根据比对基因组的结果,以及外显子内含子在基因组上的位置,可以找出来自mrna降解片段的tag序列。
15、进一步地,步骤(3)中,将各饲养组的小型猪背最长肌进行全转录组测序和分析,并鉴定出各饲养组之间的差异表达基因。
16、进一步地,步骤(3)中,通过qrt-pcr验证发现,高脂高糖饲喂ir易感组中lncrnagpd2和与炎症反应密切相关的gpd2表达显著升高,mir-0028-5p显著降低;通过qrt-pcr及race试验确定lncrnagpd2的全长序列,通过干扰、过表达及荧光素酶报告基因检测确认lncrna gpd2、gpd2和mir-0028-5p之间的互作关系,成功构建与ir发生发展相关的lncrnagpd2-mir-0028-5p-gpd2的互作网络。
17、进一步地,步骤(3)中,通过lefse分析高脂高糖加益生元饲喂ir非易感组中的肠道得到saccharimonadales(糖单胞菌目);通过lefse分析高脂高糖饲喂ir易感组、高脂高糖饲喂ir非易感组得出光冈菌属。
18、进一步地,步骤(3)中,将各饲养组的组织代谢物通过smica-p软件进行pca和opls-da分析,并筛选出显著差异的代谢物;所述差异代谢物包括:
19、glycochenodeoxycholic acid、glycodeoxycholic acid(hydrate)和β-d-glucopyranosiduronic acid,(3α,5β)-24-[(carboxymethyl)amino]-24-oxocholan-3-yl。
20、与现有技术相比,本发明的优点及有益效果为:
21、本发明高脂高糖饮诱导法,构建广西巴马小型猪ir模型,能为ir的发病机制提供动物模型。通过全转录组测序筛选出胰岛素抵抗易感性相关的基因和非编码rna,同时利用非靶标代谢组学和微生物16s rrna基因测序筛选出胰岛素抵抗易感性相关的代谢物和肠道菌群,并将不同组学的数据进行关联分析,筛选胰岛素抵抗发生发展相关的生物标记物,为胰岛素抵抗的预防、诊断、药物研发和治疗提供理论依据。
1.一种胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于,所述构建方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:连续两次ivgtt试验中60min血糖值≥6.3mmol/l、fbg<6.3mmol/l、且空腹胰岛素和homa-ir值均高于对照组。
3.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:
4.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:所述样本全转录组测序。
5.根据权利要求4所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于,所述全转录组测序的方法包括以下步骤:
6.根据权利要求4所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:
7.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:将各饲养组的小型猪背最长肌进行全转录组测序,并鉴定出各饲养组之间的差异表达基因。
8.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:通过qrt-pcr验证发现,高脂高糖饲喂ir易感组中lncrna gpd2和与炎症反应密切相关的gpd2表达显著升高,mir-0028-5p显著降低;通过qrt-pcr及race试验确定lncrnagpd2的全长序列,通过干扰、过表达及荧光素酶报告基因检测确认lncrnagpd2、gpd2和mir-0028-5p之间的互作关系,成功构建与ir发生发展相关的lncrnagpd2-mir-0028-5p-gpd2的互作网络。
9.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:通过lefse分析高脂高糖加益生元饲喂ir非易感组中的肠道得到saccharimonadales(髌骨细菌门);
10.根据权利要求1所述的胰岛素抵抗模型的构建方法,其特征在于:将各饲养组通过smica-p软件进行pca和opls-da分析,并筛选出显著的差异代谢物;所述差异代谢物包括:glycochenodeoxycholic acid、glycodeoxycholic acid(hydrate)和β-d-glucopyranosiduronic acid,(3α,5β)-24-[(carboxymethyl)amino]-24-oxocholan-3-yl。