מצב כללי של בעלי החיים בניסוי
רמות הגלוקוז בדם היו גבוהות באופן מובהק בקבוצת המודל (27.21 ± 6.03 mmol/L) בהשוואה לקבוצת הביקורת (P < 0.001), מה שמעיד על השראה מוצלחת של מודל ה-DM. במהלך תקופת המחקר, בעלי החיים הניסיוניים הראו משקל גוף יציב, צריכה רציפה של מים ומזון, תפוקת שתן נורמלית, טמפרטורת גוף תקינה, מצב פרווה ועור בריא, והתנהגות נורמלית במהלך הניסוי.
הרכב ותיקוף של QMG
QMG, a proprietary Chinese medicine that passed Phase III clinical trials, encompasses Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge [Fabaceae, Astragali radix], Pueraria lobata (Willd.) Ohwi [Fabaceae, Puerariae lobatae radix], Rehmannia glutinosa (Gaertn.) Libosch. Ex Fisch. & C.A. Mey. [Orobanchaceae; Rehmanniae radix], Lycium barbarum L. [Solanaceae; Lycii fructus], Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby [Fabaceae; Cassiae semen], Leonurus japonicus Houtt. [Lamiaceae, Leonuri herba], Typha angustifolia L. [Typhaceae; Typhae pollen], Whitmania pigra Whitman [Hirudinidae; Hirudo]15. The detailed information, including the Chinese name, scientific name by MPNS validation, species, family, part used, representative bioactive compounds, was summarized in Table 1, which defined the QMG and provided a transparent, scientifically grounded basis for the formulas under investigation.
| No. | Chinese name | Scientific name by MPNS validation | Species | Family | Part Used | Representative bioactive compounds |
| 1 | HuangQi | Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge [Fabaceae, Astragali radix] | Astragalus mongholicus (Fisch.) Bunge | Fabaceae | Radix | Astragaloside IV, Calycosin |
| 2 | GeGen | Pueraria lobata (Willd.) Ohwi [Fabaceae, Puerariae lobatae radix] | Pueraria lobata (Willd.) | Fabaceae | Radix | Puerarin, Daidzin |
| 3 | DiHuang | Rehmannia glutinosa (Gaertn.) Libosch. Ex Fisch. & C.A. Mey. [Orobanchaceae; Rehmanniae radix] | Rehmannia glutinosa (Gaertn.) Libosch. Ex Fisch. & C.A. Mey. | Orobanchaceae | Radix | Catalpol, Rehmannioside D |
| 4 | GouQiZi | Lycium barbarum L. [Solanaceae; Lycii fructus] | Lycium barbarum L. | Solanaceae | Fructus | Lycium barbarum polysaccharides, Betaine |
| 5 | JueMingZi | Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby [Fabaceae; Cassiae semen] | Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby | Fabaceae | Semen | Aurantio-obtusin, Emodin |
| 6 | Chong
WeiZi | Leonurus japonicus Houtt. [Lamiaceae, Leonuri fructus] | Leonurus japonicus Houtt. | Lamiaceae | Fructus | Stachydrine, Leonurine |
| 7 | PuHuang | Typha angustifolia L. [Typhaceae; Typhae pollen] | Typha angustifolia L. | Typhaceae | Pollen | Isorhamnetin, Kaempferol |
| 8 | ShuiZhi | Whitmania pigra Whitman [Hirudinidae; Hirudo] | Whitmania pigra Whitman | Hirudinidae | Body | Hirudin, Calin |
טבלה 1: מידע על ההרכב והאיכות של רכיבי QMG. מידע מפורט על ההרכב ומידע על האיכות של רכיבי QMG, כולל השם הסיני, השם המדעי לפי אישור MPNS, המין, המשפחה, החלק שנעשה בו שימוש ותרכובים ביו-אקטיביים מייצגים.
QMG משפר את המורפולוגיה הרשתית
כפי שמתואר ב- איור 2Aברשתית של קבוצת הביקורת נצפה מבנה מאורגן היטב. הסידור התאי היה צפוף ומסודר בכל השכבות, ללא עדות לשיבוש מבני, להחלשה (exudation) או לחדירה דלקתית. בהשוואה לקבוצת הביקורת, חתכי רשתית מקבוצת המודל (איור 2Bהפגינו חוסר ארגון מבני ניכר, שאפיין סידור תאי לא מסודר והפחתה משמעותית במספר תאי ה-RGC (P < 0.0001, טבלה 2, איור 3A), ודילול בולט של עובי הרשתית הכולל (P < 0.0001, איור 3B). באופן בולט, נצפו תסביבי ניאובסולריזציה (neovascular tufts) החודרים דרך הקרומי הגבולי הפנימי (inner limiting membrane) (מסומנים בחץ אדום), מה שמאשר את ההקמה המוצלחת של מודל רשתית סוכרתית (DR). לעומת זאת, בקבוצת ההתערבות (איור 2Cהפגינו הפחתה משמעותית של הפרעות היסטופתולוגיות ביחס לקבוצת המודל, כפי שבא לידי ביטוי בשיקום המבנה השכבתי של הרשתית ובהתאוששות חלקית של מספר ה-RGC (P < 0.001, טבלה 2, איור 3A), והפיכה של הידקקות הרשתית (P < 0.01, טבלה 2, איור 3B). נתונים אלו מספקים ראיות חזקות לכך ש-QMG מהווה התערבות יעילה עבור DR.
QMG ממתן את התגובה הדלקתית הסיסטמית ב-DR
בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank group), רמות הביטוי של IL-1β, IL-6 ו-TNF-α עלו באופן משמעותי בקבוצת המודל (P < 0.0001), מה שמאשר כי הליך יצירת המודל השגיע השראה של תגובה דלקתית ניכרת. לעומת זאת, בהשוואה לקבוצת המודל, רמות הביטוי של IL-1β, IL-6 ו-TNF-α ירדו באופן משמעותי בקבוצת ההתערבות (p < 0.0001), מה שמעיד על השפעה מעכבת עוצמתית של QMG על דלקת מערכתית. ריכוזי ה-IL-1β, IL-6 ו-TNF-α בסרום בשלוש הקבוצות מסוכמים ב-טבלה 3 ומוצגים ב-איור 4A–C.
QMG מווסת את הרשת הרגולטורית הממוקדת ב-CMKLR1 לאורך ציר המעי-רשתית
כפי שמוצג ב- איור 5, איור 6, איור 7ו- איור משלים 2, תוצאות מחקר זה הראו כי בעכברי מודל של רטינופתיה סוכרתית (DR), רמות הביטוי של חמישה חלבוני בקרה מרכזיים — AP-1, Wnt5a, CMKLR1, TP53 ו-PPAR-γ—הפגינה מגמה יורדת עקבית הן ברקמות המעי הגס והן ברקמות הרשתית. בעקבות התערבות ב-QMG, ביטוי החלבונים הללו הראה דרגות משתנות של התאוששות, כאשר חלק מהחלבונים הגיעו למשמעות סטטיסטית. באופן ספציפי, לאחר התערבות ב-QMG, ביטוי של AP-1, Wnt5a ו-CMKLR1 ברקמת המעי הגס היה גבוה באופן משמעותי מזה של קבוצת המודל (P < 0.05), בעוד שברקמת רשתית, הביטוי של CMKLR1 ו-TP53 היה גבוה באופן משמעותי מזה של קבוצת המודל (P < (0.01). ממצאים אלה עשויים להצביע על כך ש-AP-1 ו-Wnt5a הם מגיבים רגישים יותר במעי הגס, בעוד ש-TP53, כווסת אפופטוזה, ממלא תפקיד קריטי יותר בהגנה נוירונית על הרשתית. ראוי לציין כי CMKLR1 היה החלבון היחיד שהשיג התאוששות משמעותית בשני הרקמות, מה שמעיד על כך ש-QMG עשוי לסייע בתקשורת דו-כיוונית לאורך ציר המעי–רשתית באמצעות ויסות סיסטמי של ביטוי CMKLR1.
לכיווניות העקבית של שינויי הביטוי עבור חמישה חלבונים אלו, הן ברקמות המעי הגס והן ברקמות הרשתית, יש חשיבות ביולוגית רבה. כסביב המחיה העיקרי של מיקרוביוטת המעי, שינויים בביטוי חלבונים במעי הגס משקפים את מצבו של המיקרו-סביבה המעית, בעוד שהרשתית היא איבר המטרה של DR. העקביות בדפוסי הביטוי בין שתי רקמות אלו תומכת נחרצות בציר המעי–רשתית כגורם משמעותי בתהליכים הפתופיזיולוגיים של DR.
QMG משחזר ומשפר את ההרכב, הגוון והתפקוד של מיקרוביוטת המעי
תוצאות הרכב הקהילה
ניתוח אשכולות היררכי חשף שינויים מובחנים בהרכב המיקרוביום במעי ובאשכולות במספר רמות טקסונומיות בעקבות התערבות QMG. ברמת המחלקה (איור 8A), קבוצת המודל הראתה הפחתה ניכרת ב- Firmicutes שפע והעשרה משמעותית של Bacteroidetes בהשוואה לקבוצת הביקורת, מה שמעיד על שינוי המונח על ידי סוכרת ב- Firmicutes/Bacteroidetes יחס; באופן notable, ההתערבות שיקמה את הפרופורציות של שניהם Firmicutes ו- Bacteroidetes לרמות הקרובות לאלו של קבוצת הביקורת (blank), בליווי שפע יחסי מוגבר של פרוטאו-בקטריה (Proteobacteria)ברמת המחלקה (איור 8B), קבוצת המודל הראתה עלייה ב- בקטרואידיה (Bacteroidia) ו- קלוסטרידיה (Clostridia) ובירידה ב- בצילוס (Bacilli) ו Erysipelotrichia בהשוואה לקבוצת הביקורת; לעומת זאת, בקבוצת ההתערבות נצפתה התאוששות ב- בקטרואידיה (Bacteroidia) ו- Erysipelotrichia לרמות המתקרבות לאלו של קבוצת הביקורת (blank group), בליווי שכיחות יחסית מוגברת של קלוסטרידיה (Clostridia) ו- אלפא-פרוטאוביקטריה (Alphaproteobacteria)ברמת הסדרה (איור 8C), קבוצת המודל הפגינה שיעור מוגבר של Bacteroidales, ושיעור מופחת של Erysipelotrichales ו-Lactobacillales בהשוואה לקבוצת הביקורת; לעומת זאת, קבוצת ההתערבות שיקמה את השיעורים של Bacteroidales ו- Erysipelotrichales לרמות המגממות לרמות של קבוצת הביקורת, בליווי שפע יחסי מוגבר של Clostridialesברמת המשפחה (איור 8D), קבוצת המודל הראתה גידול ב- Odoribacteraceae, Peptostreptococcaceae, Rikenellaceae, ו- Tannerellaceae, וירידה ב- Erysipelotrichaceae, Lactobacillaceae, Muribaculaceaeו- Ruminococcaceae בהשוואה לקבוצת הביקורת; לעומת זאת, בקבוצת ההתערבות חלה דה-רגולציה (downregulation) של הפרופורציות של Odoribacteraceae ו- Peptostreptococcaceae בהשוואה לקבוצת המודל; שיקם את הפרופורציות של Erysipelotrichaceae ו- Ruminococcaceae לרמות המתקרבות לאלו של קבוצת הביקורת (blank), בליווי שפע יחסי מוגבר של Lachnospiraceaeברמת הסוג (איור 8E), קבוצת המודל הראתה מגמה עולה ב- Odoribacter, Paeniclostridium, Alistipes, Parabacteroidesו-, ו- Clostridioides, ומגמת ירידה ב- Lactobacillus, Faecalibaculum, Ruminococcus, Bacteroidesו- Muribaculum בהשוואה לקבוצת הביקורת; במידה ניכרת, קבוצת ההתערבות הפחיתה את השיעורים של Odoribacter, Clostridioidesו- Paeniclostridium בהשוואה לקבוצת המודל; השחזר את הפרופורציות של Faecalibaculum ו-Ruminococcus לרמות הקרובות לאלו של קבוצת הביקורת; והגביר את השפע היחסי של Lachnoclostridium, Sphingomonas, Flavonifractorו- Blautiaברמת המין (איור 8F), קבוצת המודל הראתה עלייה ב- Odoribacter splanchnicus, Clostridioides difficile, ו- *Paeniclostridium sordellii*, וירידה ב- .Faecalibaculum rodentium, Bacteroides salanitronis, Muribaculum intestinale בהשוואה לקבוצת הביקורת; לעומת זאת, קבוצת ההתערבות הפחיתה את הפרופורציה של Odoribacter splanchnicus ו- Clostridioides difficile בהשוואה לקבוצת המודל; השיב את הפרופורציות של Faecalibaculum rodentium, ו- Muribaculum intestinale, בליווי שכיחות יחסית מוגברת של Lachnoclostridium phocaeenseו- Flavonifractor plautiiבסך הכל, ממצאים אלו מצביעים על כך ש-QMG שיקם את הרכב המיקרוביום של המעי ברמות טקסונומיות מרובות, ובכך העתיק את מבנה הקהילה לעבר מצב הומאוסטטי.
תוצאות מדדי גיוון אלפא (Alpha diversity) וגיוון בטא (Beta diversity)
כפי שעולה מתוצאות גוון האלפא (איור 9A), קבוצת ההתערבות הראתה את המדדים הגבוהים ביותר של Chao1, PD, Simpson ו-Shannon, בעוד שקבוצת המודל הראתה את המדדים הנמוכים ביותר, וקבוצת הביקורת הראתה רמות ביניים. ממצאים אלה מדגישים את ההשפעה השלילית של DR על גוון מיקרוביוטת המעי ומראים כי התערבות QMG משחבת ומגבירה ביעילות את העשירות והשוויוניות המיקרוביאלית בעכברי DR.
כפי שמעידות התוצאות המייצגות של מדד בטא-גיוון (איור 9B,C), תרשימי ניתוח רכיבים ראשיים (PCoA) חשפו הפרדה מובהקת של הקהילות המיקרוביאליות בין שלוש הקבוצות, ממצא שנתמך סטטיסטית באמצעות ניתוח שונות רב-משתני פרמוטציוני (PERMANOVA). באופן ספציפי, הניתוח המבוסס על מדד Bray-Curtis הצביע על שונות מבנית מובהקת (PERMANOVA: R2 = 0.67, P < 0.001), המצביעה על כך שמודל ה-DR וההתערבות ב-QMG היוו חלק משמעותי מהשונות בהרכב הקהילה המיקרוביאלית. בדומה לכך, הניתוח המבוסס על מרחק Weighted UniFrac, השקלל קשרי פילוגניה בין הטקסונים, אישש פעם נוספת את השינוי המובהק בקהילה (PERMANOVA: R2 = 0.58, P < 0.01).
כפי שמוצג בתוצאות של Beta diversity (איור 9D), תרשים הסדר (ordination plot) של סקלה רב-ממדית לא מטרית (NMDS) הדגים קיבוב מרחבי ברור של הדגימות בהתאם לקבוצות הרלוונטיות, עם ערך stress של 0.04. היות שערך stress נמוך מ-0.05 נחשב בדרך כלל כייצוג מצוין של מבנה הקהילה במרחב בעל ממדיות מופחתת, תוצאות אלו מצביעות יחד על כך שההתערבות של QMG שינתה באופן משמעותי את ההרכב הגלובלי של מיקרוביוטת המעי.
תוצאות ניתוח השפע הדיפרנציאלי
על פי ניתוח גודל האפקט של אנליזה מבדילה ליניארית (LEfSe) (איור 9E), התוצאות הראו כי Clostridia, Clostridiales, Lachnospiraceae, ו-Lachnoclostridium היו מועשרים באופן בולט בקבוצת ההתערבות, בעוד ש- Odoribacteraceae, Odoribacter, Peptostreptococcaceae, ו- Paeniclostridium היו מועשרים באופן בולט בקבוצת המודל. לפיכך, מיקרוביוטת המעי לעיל עשויה להיות המיקרוביוטה הדיפרנציאלית העיקרית האחראית להבדלים הבין-קבוצתיים בין קבוצת המודל לקבוצת ההתערבות.
תוצאות חיזוי תפקוד הקהילה
הפרופילים התפקודיים החזויים ברמה 2 וברמה 3 הראו דפוסי צבירה מובחנים בין שלוש הקבוצות (איור 9F,G). באופן ספציפי, בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank), קבוצת המודל הראתה סטייה משמעותית בשכיחות היחסית של מסלולים מטבוליים. ראוי לציין כי הפרעה תפקודית זו בקבוצת המודל הוקלה במידה רבה בקבוצת ההתערבות. ההרכב התפקודי של קבוצת ההתערבות הראה הסטה ניכרת חזרה לעבר הפרופיל שנצפה בקבוצת הביקורת, מה שמעיד על כך שהתערבות ה-QMG ויסתה ביעילות את המבנה התפקודי של מיקרוביוטת המעי. תוצאות אלו מרמזות כי ההתערבות לא רק עיצבה מחדש את ההרכב הטקסונומי ואת המבנה של מיקרוביוטת המעי, אלא גם שיקמה את קיבולת המטבוליזם התפקודי שלה לעבר מצב הומאוסטטי.
QMG מושף את ציר המעי-רשתית על ידי קישור בין דלקת מערכתית לבין חלבונים רגולטוריים מרכזיים
קשרים ברמות גלובליות
ברמת הממלכה (איור 10A–C), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר על ידי ויסות של Bacteria לאורך ציר המעי-רטינה. באופן ספציפי, Bacteria נמצאו במתאם חיובי עם PPAR-γ ברטינה בקבוצת הביקורת (P < 0.01), אך קשר זה לא נצפה בקבוצת המודל. בעקבות התערבות QMG, שכיחות החיידקים נמצאה במתאם חיובי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברטינה, אך במתאם שלילי עם TP53 ו-PPAR-γ במעי הגס (P < 0.01).
ברמת המערכה (איור 10D–F), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר על ידי ויסות של Candidatus ו-Bacteroidetes לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, המתאם החיובי בין Candidatus לבין CMKLR1 במעי הגס שנצפה בקבוצת הביקורת אבד לאחר השראה של DR, אך הוחזר על ידי התערבות QMG, דבר שנלווה למתאם שלילי עם serum IL-1β ו-TNF-α, בעוד שקיים מתאם חיובי עם PPAR-γ, AP-1, TP53 ברשתית, AP-1 במעי הגס, ו-IL-6 בסרום (P < 0.01). Proteobacteria בקבוצת המודל הראו מתאם שלילי עם CMKLR1 במעי הגס (P < 0.01), מגמה שנמשכה גם לאחר התערבות QMG. במקביל, Firmicutes הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 ברשתית בקבוצת המודל, בעוד ש-Bacteroidetes ו-Tenericutes הראו מתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית (P < 0.01). לאחר התערבות QMG, Bacteroidetes עברו למתאמים חיוביים עם PPAR-γ, AP-1, TP53 ברשתית ועם CMKLR1 במעי הגס (P < 0.01). בנוסף, Actinobacteria הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית (P < 0.01).
ברמת הכיתה (איור 10G–I), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר באמצעות ויסות של ציטופאגיה ו- בקטרואידיה (Bacteroidia) לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, ציטופגיה ו- קיטינופגיה היה במתאם שלילי עם CMKLR1 רטינלי בקבוצת הביקורת (P < (0.01). בקבוצת המודל, ציטופגיה, בקטרואידיה (Bacteroidia)ו- מוליקוטיס (Mollicutes) מתואם באופן שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש-CMKLR1 במעי הגס תואם באופן חיובי עם Flavobacteriia ו- אפסילונ-פרוטאו-בקטריה (Epsilonproteobacteria), אך באופן שלילי עם Tissierellia, אלפפרוטאו-בקטריות (Alphaproteobacteria), קלסטרידיה, ו- בצילוסים (P < 0.01). בעקבות התערבות QMG, בקטרואידיה (Bacteroidia) ו- ציטופגיה במתאם חיובי עם CMKLR1 קולוני, PPAR- רטינליγ, AP-1, TP53, AP-1 מעי גס ו-IL-6 בנסיוב, בעוד ש- מוליקוטס (Mollicutes), Deltaproteobacteria, אלפא-פרוטאו-בקטריה (Alphaproteobacteria)ו- גמא-פרוטאו-בקטריה (Gammaproteobacteria) הראו דפוס הפוך (P < 0.01). יתרה מכך, חלאמידיה (Chlamydiia), אקטינובקטריה (Actinobacteria), Tissierellia, בצילוס, ו- Negativicute בעל מתאם שלילי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית, בעוד ש- Coriobacteriia הפגינו מתאם הפוך (P < 0.01).
ברמת הסדרה (איור 10J–L), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר על ידי ויסות של Bacteroidales, Bacillales, ו-Clostridiales לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, Cytophagales ו-Chitinophagales הראו מתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש-Marinilabiliales הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 במעי הגס בקבוצת הביקורת (P < 0.01). בקבוצת המודל, Mycoplasmatales, Cytophagales, Bacteroidales, ו-Marinilabiliales הראו מתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש-CMKLR1 במעי הגס הראה מתאם חיובי עם Flavobacteriales ו-Campylobacterales, אך מתאם שלילי עם Tissierellales, Bacillales, Sphingomonadales, Clostridiales, ו-Lactobacillales (P < 0.01). בעקבות התערבות QMG, Bacteroidales ו-Clostridiales הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 במעי הגס, AP-1, PPAR-γ ברשתית, AP-1, TP53, ו-IL-6 בנסיוב, בעוד ש-Desulfovibrionales, Rhizobiales, Sphingomonadales, ו-Enterobacterales הראו דפוס הפוך (P < 0.01). יתרה מכך, Eggerthellales ו-Coriobacteriales הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית, אך מתאם שלילי עם TP53 ו-PPAR-γ במעי הגס, בעוד ש-Chlamydiales, Thermoanaerobacterales, Corynebacteriales, Tissierellales, ו-Bacillales הראו מתאם הפוך (P < 0.01).
קשרים ברמות דקות
ברמת המשפחה (איור 11A–C), QMG שיפרה בעיקר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 על ידי ויסות Lachnospiraceae, Bacteroidaceaeו- Lactobacillaceae לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, Ruminococcaceae בעל מתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש- Lachnospiraceae בעל מתאם חיובי עם CMKLR1 ברשתית בקבוצת הביקורת (P < 0.01). בקבוצת המודל, Peptostreptococcaceae במתאם חיובי עם CMKLR1 רטינלי, בעוד ש- Tannerellaceae, Bacteroidaceae, Odoribacteraceaeו- Lachnospiraceae הראו דפוס הפוך (P < 0.01). במקביל, CMKLR1 במעי הגס נמצא במתאם חיובי עם Marinilabiliaceae, Rikenellaceae, ו- Flavobacteriaceae, אך באופן שלילי עם Lachnospiraceae ו- Lactobacillaceae (P < 0.01). בעקבות התערבות QMG, Enterobacteriaceae, Sphingomonadaceaeו- Oscillospiraceae מתואם באופן שלילי עם CMKLR1, AP-1 ו-IL-6 בנסיק, וכן עם PPAR- ברשתיתγ, AP-1, ו-TP53, בעוד שהם נמצאים במתאם חיובי עם IL-1 בסרוםβ ו-TNF-αבעוד ש- Peptococcaceae, Bacteroidaceae, Muribaculaceaeו- Rikenellaceae הראו דפוס הפוך (P < 0.01). יתרה מכך, Veillonellaceae, Peptostreptococcaceae, Lactobacillaceaeו- Ruminococcaceae מתואם באופן שלילי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית, אך באופן חיובי עם TP53 ו-PPAR- במעי הגסγבעוד ש- Eggerthellaceae, Lachnospiraceae, ו- Hungateiclostridiaceae הפגינו מתאם הפוך (P < 0.01).
ברמת הסוג (איור 11D–F), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר על ידי ויסות של Lachnoclostridium, Clostridioides, ו-Bacteroides לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, Ruminococcus נמצא במתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש-Lachnoclostridium הראה דפוס הפוך בקבוצת הביקורת (P < 0.01). בקבוצת המודל, Lactobacillus ו-Sphingomonas היו במתאם שלילי עם CMKLR1 במעי הגס, בעוד ש-Alistipes ו-Croceibacter היו במתאם חיובי עם CMKLR1 במעי הגס (P < 0.01). במקביל, CMKLR1 ברשתית נמצא במתאם חיובי עם Paeniclostridium ו-Clostridioides, אך במתאם שלילי עם Mucinivorans, Intestinimonas, Flavonifractor, Parabacteroides, Bacteroides, Odoribacter, ו-Lachnoclostridium (P < 0.01). בעקבות התערבות QMG, Sphingomonas ו-Oscillibacter נמצאו במתאם שלילי עם CMKLR1, AP-1, ו-IL-6 בסרום במעי הגס, וכן עם PPAR-γ, AP-1, ו-TP53 ברשתית, בעוד שהם נמצאו במתאם חיובי עם IL-1β ו-TNF-α בסרום, ואילו Bacteroides, Muribaculum, ו-Alistipes הראו דפוס הפוך (P < 0.01). יתרה מכך, Dialister, Flavonifractor, Clostridioides, Ruminococcus, ו-Paeniclostridium היו במתאם שלילי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית, אך במתאם חיובי עם TP53 ו-PPAR-γ במעי הגס, בעוד ש-Pseudoclostridium, Lachnoclostridium, ו-Blautia הראו מתאם הפוך (P < 0.01).
ברמת המין (איור 11G–I), QMG שיפר את הרשת הממוקדת ב-CMKLR1 בעיקר על ידי ויסות של Clostridioides difficile, Alistipes shahii, ו-Paeniclostridium sordellii לאורך ציר המעי-רשתית. באופן ספציפי, Ruminococcus bicirculans ו- endosymbiont 'TC1' of Trimyema compressum הראו מתאם שלילי עם CMKLR1 ברשתית, בעוד ש-Lactobacillus fermentum ו-Lactobacillus helveticus הראו דפוס הפוך בקבוצת הביקורת (P < 0.01). בקבוצת המודל, Croceibacter atlanticus, Alkalitalea saponilacus, Alistipes finegoldii, ו-Alistipes shahii הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 במעי הגס, בעוד ש-Sphingomonas panacis, Paeniclostridium sordellii, Clostridioides difficile, ו-Lactobacillus murinus הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 ברשתית, אך Odoribacter splanchnicus, Mucinivorans hirudinis, Lachnoclostridium phocaense, Flavonifractor plautii, ו-Intestinimonas butyriciproducens הראו דפוס הפוך (P < 0.01). בעקבות התערבות QMG, Alistipes shahii ו-Muribaculum intestinale הראו מתאם חיובי עם CMKLR1, AP-1, ו-IL-6 בסרום במעי הגס, וכן עם PPAR-γ, AP-1, ו-TP53 ברשתית, בעוד שהם הראו מתאם שלילי עם IL-1β ו-TNF-α בסרום, ואילו Sphingomonas panacis, Oscillibacter sp. PEA192, ו-Oscillibacter valericigenes הראו דפוס הפוך (P < 0.01). יתר על כן, Pseudoclostridium thermosuccinogenes, Lachnoclostridium phocaense, Bacteroides salanitronis, ו-Blautia sp. N6H1-15 הראו מתאם חיובי עם CMKLR1 ו-Wnt5a ברשתית, אך מתאם שלילי עם TP53 ו-PPAR-γ במעי הגס, בעוד ש-Paeniclostridium sordellii, Flavonifractor plautii, endosymbiont 'TC1' of Trimyema compressum, Clostridioides difficile, ו-Dialister pneumosintes הראו מתאם הפוך (P < 0.01). תוצאות המתאם המפורטות ברמות ממלכה, מבנה, מחלקה, סדרה, משפחה, סוג ומין מוצגות ב-קובץ משלים 1.
זמינות נתונים:
מסדי הנתונים של רצף 16S rDNA שהופקו ונותחו במהלך המחקר הנוכחי זמינים במאגר Sequence Read Archive (SRA) של המרכז הלאומי למידע בביו-טכנולוגיה (NCBI) תחת מספר הגישה של BioProject: PRJNA1281561. כל שאר הנתונים שהופקו או נותחו במהלך מחקר זה כלולים במאמר זה.

איור 1: תקציר גרפי. התקציר הגרפי מציג את התהליך של מחקר זה. נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: שינויים מורפולוגיים ברשתית בשלוש הקבוצות (סרגל קנה מידה = 50 µm, הגדלה: ×400). (A) קבוצת ביקורת (Blank): מיקרוגרפיות מייצגות של חתכי רשתית צבועים בהמטוקסילין-אאוזין (HE), המראות ארכיטקטורה של רשתית שלמה ומאורגנת היטב עם שכבות תאיות מסודרות; (B) קבוצת המודל: מיקרוגרפיות מייצגות של חתכי רשתית צבועים ב-HE, המראות חוסר ארגון מבני ניכר, המאופיין בסידור תאי לא סדיר, הפחתה משמעותית במספר תאי הגנגליון של הרשתית (RGC) (P < 0.0001), דילול בולט של עובי הרשתית (P < 0.0001), ואשכולות ניאובסקולריים החודרים דרך ממברנה המגבילה הפנימית (מסומן בחץ אדום); (C) קבוצת ההתערבות: מיקרוגרפיות מייצגות של חתכי רשתית צבועים ב-HE, המראות הפחתה משמעותית של פתולוגיות היסטופתולוגיות ביחס לקבוצת המודל, כפי שמעידים השחזור של ארכיטקטורת השכבות ברשתית, התאוששות חלקית של מספר ה-RGC (P < 0.001), והתאוששות מהדילול של הרשתית (P < 0.01). אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה מוגדלת של איור זה.

איור 3: כימות היסטולוגי של מספר תאי RGC ועובי הרשתית. (A) כימות של מספר תאי RGC בשכבת תאי הגנגליון. (B) מדידה של עובי הרשתית הכולל (µm). הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 6 לכל קבוצה). בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank): #P <0.05, ##P <0.01; בהשוואה לקבוצת המודל: **P <0.01, ***P <0.001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה מוגדלת של איור זה.

איור 4: ריכוזי ציטוקינים דלקתיים בנסיוב בשלוש הקבוצות. תרשימי עמודות המציגים כימות מבוסס ELISA של רמות serum IL‑1β (A), IL‑6 (B), ו-TNF‑α (C) בקבוצת ביקורת הריק, קבוצת המודל וקבוצות ההתערבות. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 6 לכל קבוצה). בהשוואה לקבוצת הריק: ####P < 0.0001; בהשוואה לקבוצת המודל: ****P < 0.0001. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: תרשים עמודות של רמות הביטוי של חלבוני בקרה מרכזיים ברשתית ובמעי הגס. (A) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של AP-1 במעי הגס (n = 3); (B) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של Wnt5a במעי הגס (n = 3); (C) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של CMKLR1 במעי הגס (n = 3); (D) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של TP53 במעי הגס (n = 3); (E) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של PPAR-γ במעי הגס (n = 3); (F) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של AP-1 ברשתית (n = 3); (G) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של Wnt5a ברשתית (n = 3); (H) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של CMKLR1 ברשתית (n = 3); (I) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של TP53 ברשתית (n = 3); (J) רמת ביטוי חלבון יחסית (נורמלה למשבצת ריקה) של PPAR-γ ברשתית (n = 3). בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank): #P < 0.05, ##P < 0.01; בהשוואה לקבוצת המודל: *P < 0.05, **P < 0.01. אנא לחצו כאן להצגת גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: תמונות מייצגות של blot בגווני אפור ב-WB עבור חלבונים רגולטוריים מרכזיים במעי הגס. (Aביטוי חלבוני מטרה: AP-1, Wnt5a, CMKLR1, TP53 ו-PPAR-γ; (B) בקרת טעינה: GAPDH. קווים לבנים אנכיים מפרידים בין סטים של חזרות (Rep1, Rep2, Rep3); סממני משקל מולקולרי (kDa) מצוינים בצד שמאל, ושמות החלבונים עם ה-kDa התואמים להם מופיעים בצד ימין. הנתיבים מסומנים כך: B1 (קבוצת ביקורת 1), M1 (קבוצת מודל 1), I1 (קבוצת התערבות 1); B2 (קבוצת ביקורת 2), M2 (קבוצת מודל 2), I2 (קבוצת התערבות 2); B3 (קבוצת ביקורת 3), M3 (קבוצת מודל 3), I3 (קבוצת התערבות 3). תמונות Western blot (WB) מלאות, ללא חיתוך, עם סממני משקל מולקולרי גלויים, סופקו כ- איור משלים 2. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.

איור 7: תמונות גווני אפור מייצגות של WB עבור חלבוני בקרה מרכזיים ברשתית. (A>) ביטוי חלבוני מטרה: AP-1, Wnt5a, CMKLR1, TP53, ו-PPAR-γ; (B>) בקרת טעינה: GAPDH. קווים לבנים אנכיים מפרידים בין סדרות חזרות (Rep1, Rep2, Rep3); סממני משקל מולקולרי (kDa) מופיעים בצד שמאל, ושמות החלבונים עם ה-kDa המתאים להם מופיעים בצד ימין. הנמסים מסומנים כ: B1 (קבוצת ביקורת 1), M1 (קבוצת מודל 1), I1 (קבוצת התערבות 1); B2 (קבוצת ביקורת 2), M2 (קבוצת מודל 2), I2 (קבוצת התערבות 2); B3 (קבוצת ביקורת 3), M3 (קבוצת מודל 3), I3 (קבוצת התערבות 3). תמונות WB מלאות ללא חיתוך עם סממני משקל מולקולרי גלויים סופקו כ-איור משלים 2. לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של איור זה.

איור 8: אשכולה (Clustering) היררכית של הרכב מיקרוביוטת המעי ברמות שונות. דנדרוגרמה של אשכולה היררכית המבוססת על חוסר דמיון בראי-קרטיס (Bray-Curtis dissimilarity) בין ביקורת הריק (B), קבוצת המודל (M) וקבוצת ההתערבות (I). אורך הענף מייצג את מידת השונות המבנית. תרשים עמודות מוערמות המתאר את השפעיות היחסיות של מעמדות (phyla) דומיננטיים בשלוש הקבוצות. מעמדות שנמצאו מתחת לסף aggregated כ-"אחרים". (A) גרנולת Qiming (QMG) מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת המעמד; (B) QMG מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת המחלקה; (C) QMG מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת הסדרה; (D) QMG מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת המשפחה; (E) QMG מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת הסוג; (F) QMG מאזנת מחדש את הרכב מיקרוביוטת המעי ברמת המין. קיצורים: B, קבוצת ריק; M, קבוצת מודל; I, קבוצת התערבות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 9: ניתוח של גיוון מיקרוביוטת המעי, שפע דיפרנציאלי ומסלולים תפקודיים חזויים. (Aניתוח גיוון אלפא (Alpha diversity), שנערך באמצעות מדדי Chao1, PD, Simpson ו-Shannon, העלה כי בקבוצת ההתערבות נצפתה תagamanות מיקרוביאלית גבוהה יותר מאשר בקבוצת המודל, דבר המעיד על כך שטיפול ב-QMG משחזר ביעילות את העושר ואת השוויון של המיקרוביום במעי.Bניתוח בטא-גיוון (Beta diversity) שנערך באמצעות ניתוח רכיבים ראשיים (PCoA) המבוסס על מרחק Bray-Curtis חשף הבדלים מובהקים בין הקבוצות (PERMANOVA: R2=0.67, P < 0.001), מה שמעיד כי מודל ה-DR וההתערבות ב-QMG הסבירו חלק משמעותי מהשונות בהרכב הקהילה המיקרוביאלית. (Cניתוח בטא-גיוון (Beta diversity) שנערך באמצעות ניתוח רכיבים ראשיים של תיאום (PCoA) בהסתמך על מרחק שבר ייחודי משוקלל (weighted UniFrac), אישש עוד יותר את השינוי המשמעותי בקהילה (PERMANOVA: R2= 0.58, P < 0.01). (ד'ניתוח של בטא-מגוון (Beta diversity), שנערך באמצעות סידור של סקאלינג רב-ממדי לא-מטרי (NMDS), הראה ערך סטרס (stress value) של 0.04, מה שמעיד על כך שההתערבות ב-QMG שינתה באופן משמעותי את ההרכב הגלובלי של מיקרוביוטת המעי.הקלדוגרמה של ניתוח שכיחות דיפרנציאלית, שהוערכה באמצעות גודל אפקט של ניתוח מבחן מבחין ליניארי (LEfSe), חשפה את המיקרוביוטה הדיפרנציאלית העיקרית בין קבוצת המודל לקבוצת ההתערבות. חיזוי פונקציונלי של מיקרוביוטת המעי ברמת KEGG 2 (F) ו-KEGG Level 3 (Gהציעו כי ההתערבות לא רק עיצבה מחדש את ההרכב והמבנה הטקסונומי של מיקרוביוטת המעי, אלא גם שיקמה את קיבולת המטבוליזם הפונקציונלית שלה לכיוון מצב הומאוסטטי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של איור זה.

איור 10: קשר גלובלי של מיקרוביוטת המעי עם גורמים דלקתיים ורגולטוריים. (A) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הממלכה (kingdom) בקבוצת הביקורת; (B) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הממלכה בקבוצת המודל; (C) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הממלכה בקבוצת ההתערבות; (D) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המערכה (phylum) בקבוצת הביקורת; (E) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המערכה בקבוצת המודל; (F) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המערכה בקבוצת ההתערבות; (G) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המחלקה (class) בקבוצת הביקורת; (H) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המחלקה בקבוצת המודל; (I) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המחלקה בקבוצת ההתערבות; (J) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הסדרה (order) בקבוצת הביקורת; (K) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הסדרה בקבוצת המודל; (L) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת הסדרה בקבוצת ההתערבות. אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה מוגדלת של איור זה.

איור 11: קשר הדוק בין מיקרוביוטת המעי לבין גורמים דלקתיים ורגולטוריים. (A) התאגדות של מיקרוביוטת המעי ברמת המשפחה בקבוצת הביקורת; (B) התאגדות של מיקרוביוטת המעי ברמת המשפחה בקבוצת המודל. (C) קשרי מיקרוביוטת המעי ברמת המשפחה בקבוצת ההתערבות; (ד) קשרי גומלין של מיקרוביוטת המעי ברמת הסוג בקבוצת הביקורת; (ה) אסוציאציה של מיקרוביוטת המעי ברמת הסוג בקבוצת המודל; (ז') התאגמות של מיקרוביוטת המעי ברמת הסוג בקבוצת ההתערבות; (G) אסוציאציה של מיקרוביוטת המעי ברמת המין בקבוצת הביקורת; (ה) קשר של מיקרוביוטת המעי ברמת המין בקבוצת המודל; (I) התאגדות מיקרוביוטת המעי ברמת המין בקבוצת ההתערבות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מורחבת של איור זה.
| קבוצות (נ" = 6) | ספירת תאי רשתית גנגליוניים (RGCs) | עובי הרשתית |
| קבוצת ביקורת ריקה | 56.17 ± 5.382 | 195.50 ± 19.54 μm |
| קבוצת מודל | 32.00 ± 4.561#### | 142.30 ± 11.34 μm#### |
| קבוצת ההתערבות | 45.33 ± 2.066 ##*** | 173.00 ± 6.575 μm#** |
| p | <0.0001 | <0.0001 |
טבלה 2: ניתוח כמותי של ספירת תאי RGC ועובי הרשתית בשלוש קבוצות הניסוי. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 6 לכל קבוצה). בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank): #P <0.05, ##P <0.01, ####P <0.0001; בהשוואה לקבוצת המודל: **P <0.01, ***P <0.001.
| קבוצות (נ = 6) | IL-1β | IL-6 | TNF-α |
| קבוצת ביקורת ריקה | 14.31 ± 2.28 | 12.48 ± 1.774 | 7.728 ± 2.048 |
| קבוצת מודל | 62.88 ± 2.01#### | 80.95 ± 2.247#### | 49.00 ± 3.647#### |
| קבוצת ההתערבות | 21.7 ± 1.654**** | 23.27 ± 2.074**** | 12.35 ± 1.891**** |
| P | <0.0001 | <0.0001 | <0.0001 |
טבלה 3: רמות ביטוי בסרום של IL-1β, IL-6 ו-TNF-α בשלוש קבוצות הניסוי. הנתונים מוצגים כממוצע ± SD (n = 6 לכל קבוצה). ריכוזי הסייטוקינים נקבעו באמצעות בדיקת ספיחה חיסונית תלוית אנזים (ELISA) ומדווחים ב-pg/mL. בהשוואה לקבוצת הביקורת (blank): ####P < 0.0001; בהשוואה לקבוצת המודל: ****P < 0.0001.
איור משלים 1: תכנון ניסיוני ולוח זמני של המחקר. סכימה סכמטית של התכנון הניסיוני.אנא לחצו כאן להורדת הקובץ.
איור משלים 2: תמונות WB מקוריות, באורכן המלא וללא חיתוך, המתאימות לאיור 6 ו-איור 7. תמונות גולמיות ללא שינויים הכוללות את כל סמני המשקל המולקולרי בבלאוטים (blots) של המעי הגס והרטנה עבור AP-1, Wnt5a, TP53, CMKLR1, PPAR-γ ובקרת הטענה GAPDH. סמני המשקל המולקולרי (kDa) מצוינים. הנתיבים מסומנים כך: B1 (קבוצת ביקורת 1), M1 (קבוצת מודל 1), I1 (קבוצת התערבות 1); B2 (קבוצת ביקורת 2), M2 (קבוצת מודל 2), I2 (קבוצת התערבות 2); B3 (קבוצת ביקורת 3), M3 (קבוצת מודל 3), I3 (קבוצת התערבות 3). הבלאוטים המקוריים לא עברו התאמות של ניגודיות גבוהה.אנא לחצו כאן להורדת קובץ זה.
קובץ משלים 1: ניתוחי מתאם מפורטים של מיקרוביוטת המעי עם גורמים דלקתיים וויסותיים.אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה.