生命早期抗生素应用对小鼠体重、脂代谢及胰岛素的影响*

刘万军，邓 亚，王建青，杨琍琦

安徽医科大学第二附属医院 儿科 (合肥 230000)

新生儿期的抗生素暴露对个体较长时间内的体重增长都具有明显影响，而且其体重的变化程度因应用抗生素的种类和方式而不同[1]，有研究[2]证实广谱的抗生素对新生儿远期体重的增加更为明显，并且会改变体内激素水平并且造成脂代谢紊乱，从而发生肥胖[3]。目前，临床上新生儿期应用最为广泛的抗生素为第三代头孢菌素和青霉素[4]，但是关于这两类抗生素在新生儿期的应用对个体整个生命周期体重的具体情况如何，目前尚无相关报道。因此,研究第三代头孢菌素和青霉素在小鼠生命早期不同方案的应用将为新生儿抗生素方案选择提供理论依据，也为预防儿童远期肥胖提供重要价值。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

选取2周龄雄性清洁级昆明小鼠144只，体重8～13 g，由北京维通利华实验动物公司提供标准饲料由南通特洛菲饲料科技有限公司提供。将实验动物随机分为6组，每组24只：静脉注射给药对照组(以下简称静脉对照组)、头孢噻肟静脉注射给药组(应用抗生素为头孢噻肟，以下简称静脉单用组)、抗生素联用静脉注射给药组(应用抗生素为头孢噻肟联合氨苄西林舒巴坦，以下简称静脉联用组)、经口给药对照组(口服生理盐水，以下简称口服对照组)、口服单抗生素组(应用抗生素为头孢噻肟，以下简称口服单用组)、口服联用抗生素组(应用抗生素为头孢噻肟联合氨苄西林舒巴坦，以下简称口服联用组)。将抗生素配成25 g/L液体，通过小鼠相对人体表面积用药量计算小鼠用药剂量，按0.018 mL/kg分别通过尾静脉注射、口服(灌胃)给药[5]。注射给药3次/d，口服给药3次/d。各组小鼠均自由采食，连续饲养3月。给药期间，每天称量小鼠体重1 次，根据体重变化及时调整给药量。所有小鼠实验期间自由摄食及饮水，环境温度(22±2)℃和湿度(55±10)%，明暗周期12 h。

1.2 药物及试剂

本研究所用抗生素头孢噻肟(注射粉剂，规格：1.0 g)购自华北制药河北华民药业，氨苄西林舒巴坦(注射粉剂，规格：0.75 g)购自意大利豪普特生产厂。总胆固醇(total cholesterol，TC)、 甘油三酯(triglyceride，TG)、 低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)及高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)试剂盒购自南京建成生物工程研究所。胰岛素(insulin，INS)试剂盒购自安徽欣乐生物技术有限公司。

1.3 相关指标检测

分别于饲养1月末、2月末、3月末剖杀小鼠，剖杀前小鼠禁食12 h，每组每个时间点随机剖杀8只，留取血液样本，采用酶比色法按照试剂盒操作说明进行分析，应用全自动生化分析仪检测小鼠相关脂代谢指标。应用双抗体夹心法测定标本中小鼠胰岛素(INS)水平，通过标准曲线计算样品中小鼠胰岛素浓度。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 不同方案抗生素干预对小鼠体重的影响

为了探讨抗生素对小鼠肥胖的影响，选取初始体重比较，差异无统计学意义(P>0.05)的小鼠，不同分组方式连续干预1周，后于整个饲养周期内每天测量1次小鼠的体重。选取初始体重、饲养1月末、2月末、3月末终体重进行分析，各组之间在起始体重比较，差异无统计学意义(P>0.05)。抗生素静脉注射给药组小鼠在1月末和2月末相比静脉注射对照组均明显增高，差异有统计学意义(P<0.05)，3月末与对照组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。在经口干预的小鼠中，3组小鼠在喂养过程中的体重比较，差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表1 各组小鼠体重的比较

注: 与静脉对照组相比较，*P<0.05；与口服对照组相比较，#P>0.05

2.2 不同方案抗生素干预对小鼠血脂成分及胰岛素的影响

在饲养周期的1、2、3月末每组随机选取8只小鼠剖杀，留取血液样本进行TC、TG、HDL、LDL和INS检测。与口服对照组相比，口服给药两组小鼠在喂养过程中TC、TG、HDL、LDL和INS水平与对照组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。与静脉对照组相比，静脉单用组、静脉联用组的TC水平在喂养过程中的比较，差异无统计学意义(P>0.05)。在TG水平上，静脉单用组、静脉联用组相较于静脉对照组呈先升高后降低的趋势，差异有统计学意义(P<0.05)。静脉单用组、静脉联用组相较于静脉对照组的HDL水平呈先降低后升高的趋势，这种趋势与TG相反，差异有统计学意义(P<0.05)。在LDL水平上，静脉单用组、静脉联用组相较于静脉对照组在喂养的1月末和2月末均明显升高，差异有统计学意义(P<0.05)，而在3月末比较，差异无统计学意义(P>0.05)。在INS水平上，静脉单用组、静脉联用组相较于静脉对照组喂养的1月末和2月末均明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)，而在3月末比较，差异无统计学意义(P>0.05)(表2～6)。

表2 各组小鼠血清TC比较

注: 与口服对照组相比较，#P>0.05

表3 各组小鼠血清TG比较

注: 与静脉对照组相比较，*P<0.05；与口服对照组相比较，#P>0.05

表4 各组小鼠血清HDL比较

注: 与静脉对照组相比较，*P<0.05；与口服对照组相比较，#P>0.05

表5 各组小鼠血清LDL比较

注: 与静脉对照组相比较，*P<0.05；与口服对照组相比较，#P>0.05

表6 各组小鼠血清INS比较

注: 与静脉对照组相比较，*P<0.05；与口服对照组相比较，#P>0.05

3 讨论

近年来，研究[6-7]表明，生命早期的抗生素暴露都将会改变个体的体重变化，并且体重的变化与抗生素暴露的时间长短呈正相关。在临床研究中发现生命早期有抗生素暴露的儿童体重指数与无抗生素暴露的儿童存在明显差异，且经常有抗生素暴露的儿童发生肥胖的概率大于无经常性抗生素暴露的儿童[1]。目前，在一些临床小鼠的机制研究[8-9]中表明，抗生素改变小鼠的体重不仅是依赖于增加能量摄入或荷尔蒙的变化调节饱腹感,也与碳水化合物转换成短链脂肪酸从而调节结肠的能量吸收效率有关。而另一种可能的机制是，新生儿期脆弱的肠道菌群稳态极易受到抗生素的扰动，而生命早期的肠道菌群失调将可能会破坏个体的脂代谢平衡[10]。在临床工作中，在新生儿出生时通常接受经验性的抗生素治疗，而在新生儿更容易受到抗生素暴露相关的干扰[11-12]。在生命早期抗生素暴露实验研究中，通过塑造青霉素破坏小鼠肠道菌群模型证明在抗生素暴露下，机体所产生的代谢异常在停药后将在相当长时间内持续存在[10]。这也反映了生命早期的抗生素暴露在个体生命周期中的长期影响。

一般来说，生命早期在人类特指2周岁之前的婴幼儿期。此期儿童免疫力低下，易于罹患各种感染性疾病，此期儿童抗生素的使用相较于其他时期更为频繁[13]。在本研究的静脉干预小鼠模型中，选择2周龄未离乳的幼鼠作为干预对象，并且选择1～3月龄小鼠作为最终指标的观察对象，对应人类生命周期中新生儿期至成年期的各阶段情况[14]。在本研究中，与静脉对照组相比，静脉单用组、静脉联用组小鼠在1月末和2月末相比静脉注射对照组均明显增高，而在3月末无明显变化，这说明在生命早期单独静脉应用或者联合应用抗生素都将导致小鼠体重增高，并且这种影响将在小鼠生命周期中持续相当长时间。从血清中各组脂类分析中可以看出，与静脉对照组相比，静脉单用组、静脉联用组的LDL、TG均在干预后相当长时间内表现为增高，而HDL的变化趋势与之呈相反,这种差异与肥胖儿童和正常儿童之间的差异相同[15]，这说明生命早期单独静脉应用或者联合应用抗生素都将导致小鼠脂代谢的异常。在INS水平上，静脉单用组、静脉联用组相较于静脉对照组总体呈先降低后升高的趋势，这说明在生命早期单独静脉应用或者联合应用抗生素都将导致小鼠胰岛素代谢水平的异常。而胰岛素水平的异常，与肥胖个体的胰岛素抵抗存在密切关系[16]。本研究中口服抗生素干预组小鼠与对照组小鼠相比，其体重、脂代谢和胰岛素水平在喂养过程中均未出现明显差异。 Morel等[17]研究认为新生儿动物模型口服应用抗生素不会导致体重增加，这与本研究的结果一致。这说明口服抗生素对个体代谢、胰岛素、体重等影响相对较小，也证明不同方案的抗生素暴露对个体产生的影响亦不同。生命早期静脉应用抗生素将造成小鼠较长期的体重增加，脂代谢、胰岛素分泌紊乱，且无论单独应用还是联合应用都会对个体产生较长期的影响。而这种影响在生命早期口服应用抗生素对小鼠的影响并不明显。导致口服与静脉用药不同情况的出现，可能是由于静脉用药与口服用药吸收率的不同。相较于口服用药，静脉用药对肠道微生物群具有更大的破坏力[18]，这种肠道菌群构成的改变可能是本实验中小鼠体重、代谢指标、激素等异常的更深层次的原因[19]。

综上所述，既往关于抗生素与肥胖的研究多是研究在短时间内代谢及体重变化，本研究通过选择婴期最常用的抗生素在小鼠生命早期进行抗生素干预，检测小鼠脂代谢、胰岛素及记录体重的长期动态变化过程，研究对比抗生素干预组和对照组小鼠生命不同阶段的体重、外周血清脂代谢及胰岛素的动态变化过程。本研究证明在生命早期以不同方案应用抗生素造成的影响不同，其中静脉应用抗生素将对个体体重增加并且造成较长期的脂代谢、胰岛素分泌异常，这将为临床在儿童生命早期选择最佳抗生素应用方案提供理论依据。本实验不足之处在于没有对抗生素剂量的应用进行进一步探讨，后期可完善抗生素剂量方面的分组，为临床抗生素剂量选择提供理论依据。