Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2

Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn đường ruột bằng kỹ thuật metagenomics và tiềm năng ứng dụng probiotics trong hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường type 2.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGHIÊN CỨU KHU HỆ VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT BẰNG KỸ THUẬT METAGENOMICS VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PROBIOTICS TRONG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG TYPE LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGHIÊN CỨU KHU HỆ VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT BẰNG KỸ THUẬT METAGENOMICS VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG PROBIOTICS TRONG HỖ TRỢ ĐIỀU TRỊ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG TYPE Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số 42 01 07 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Trung Nam TS Nguyễn Thị Tuyết Nhung Hà Nội - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Luận án cơng trình nghiên cứu thực chủ yếu cá nhân hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Trung Nam TS Nguyễn Thị Tuyết Nhung Phần lớn kết nghiên cứu đăng tải báo khoa học Các số liệu kết nghiên cứu hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Tác giả luận án Hoàng Thế Hưng LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Trung Nam TS Nguyễn Thị Tuyết Nhung, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tận tình bảo, hướng dẫn tạo điều kiện cho tơi q trình thực luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Phòng Đào tạo Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập làm thủ tục bảo vệ luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Công nghê sinh học, Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng tế bào gốc liệu pháp gen, phòng Vi sinh vật phân tử, cán tham gia nhiệm vụ mã số NV03-PTNTĐ2017, cán sở đào tạo thuộc Viện Công nghệ sinh học tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, máy móc, trang thiết bị thủ tục cần thiết để tơi hồn thành luận án Cảm ơn ThS Bùi Thị Hải Hà, chuyên viên phụ trách đào tạo, Viện Công nghệ sinh học giúp tơi hồn thành thủ tục cần thiết chuẩn bị cho bảo vệ luận án Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Học viện Hậu cần, cán bộ, nhân viên Viện Nghiên cứu khoa học Hậu cần quân giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình thực luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người thân bên cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi mặt để tập trung, yên tâm học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Hà Nội, ngày 31 tháng năm 2023 Tác giả Hoàng Thế Hưng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Bệnh lý tiểu đường 1.1.1 Định nghĩa, phân loại 1.1.2 Nguyên nhân 1.1.3 Các số dùng chẩn đoán, tiên lượng bệnh tiểu đường 1.1.4 Phương pháp điều trị 1.2 Vi khuẩn đường ruột với sức khỏe người 11 1.2.1 Chức hệ vi sinh vật đường ruột 11 1.2.2 Vai trò vi khuẩn đường ruột trao đổi chất 12 1.2.3 Mối liên quan vi khuẩn đường ruột sức khỏe người 17 1.2.4 Vi khuẩn đường ruột bệnh tiểu đường type 18 1.2.5 Sản phẩm trao đổi chất vi khuẩn đường ruột với người tiểu đường type 20 1.3 Kỹ thuật metagenomics ứng dụng nghiên cứu hệ vi sinh vật 24 1.3.1 Khái quát metagenomics 24 1.3.2 Nền tảng kỹ thuật metagenomics 26 1.3.3 Ứng dụng metagenomics 32 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Vật liệu 37 2.1.1 Hóa chất, kit sinh phẩm 37 2.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 37 2.1.3 Các chủng vi sinh vật kiểm định 38 2.1.4 Môi trường phân lập, nuôi cấy vi sinh vật 38 2.1.5 Trình tự cặp mồi 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Phương pháp lựa chọn người tham gia nghiên cứu 39 2.2.2 Phương pháp thu thập mẫu phân 39 2.2.3 Phương pháp tách chiết DNA vi sinh vật từ mẫu phân 40 2.2.4 Phương pháp giải phân tích trình tự DNA vùng V3-V4 gen 16S rRNA 40 2.2.5 Phân lập chủng Lactobacillus, xác định đặc tính sinh học đặc tính kháng khuẩn 43 2.2.6 Thử nghiệm khả cải thiện glucagon like peptide-1 chuột chủng Lactobacillus 45 2.2.7 Thống kê phân tích số liệu 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Đánh giá sai khác khu hệ vi khuẩn đường ruột đối tượng nghiên cứu 48 3.1.1 Kết tách DNA metagenome vi khuẩn đường ruột 48 3.1.2 Chỉ số đa dạng khu hệ vi khuẩn đường ruột 49 3.1.3 Thành phần loài vi khuẩn 58 3.2 Mối tương quan vi khuẩn đường ruột với số glucose BMI 79 3.2.1 Mối tương quan tính đa dạng vi khuẩn đường ruột với số glucose BMI nhóm nữ giới 79 3.2.2 Mối tương quan tính đa dạng vi khuẩn đường ruột với số glucose BMI nhóm nam giới 84 3.3 Đánh giá tiềm ứng dụng Lactobacillus hỗ trợ điều trị bênh tiểu đường type 89 3.3.1 Phân lập Lactobacillus đánh giá hiệu kháng khuẩn 89 3.3.2 Xác định đặc điểm probiotics Lactobacillus 91 3.3.3 Định danh vi khuẩn Lactobacillus 93 3.3.4 Đánh giá hiệu tăng tiết GLP-1 dung nạp sucrose chuột L plantarum 16 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 122 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên Tên tiếng anh viết tắt ACE Tên tiếng việt Abundance-based coverage Chỉ số ước đoán dựa đa estimator dạng ADA American Diabetes Association Hiệp hội tiểu đường Mỹ ALT Alanine transaminase Alanine transaminase AST Aspartate transaminase Aspartate transaminase BCAA Branch-Chain Amino Acids axit amin chuỗi nhánh BB-DP Bio-Breeding Diabetes Prone Bệnh tiểu đường sinh sản BLAST Basic Local Alignment Search Công cụ tìm kiếm đối chiếu Tool nội bp Base pair Cặp base BMI Body Mass Index Chỉ số khối thể CADs Coronary Artery Diseases Bệnh động mạch vành CKD Chronic Kidney Disease Bệnh thận mãn tính CSDL Cơ sở liệu CVD Cardiovascular Disease Bệnh tim mạch DED Diabetic Eye Disease Bệnh mắt tiểu đường DGGE Denaturing gradient gel Điện di gel dải nồng độ biến electrophoresis tính DNA Deoxyribonucleic acid Axit deoxyribonucleic dNTP Deoxynucleoside triphosphate Deoxynucleoside triphosphate EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid Axit Ethylenediaminetetraacetic DPP-4 Enzyme dipeptidyl peptidase - DR Diabetic Retinopathy Bệnh võng mạc tiểu đường ESRD Endstage Renal Disease Bệnh thận giai đoạn cuối FDA Food and Drug Administration FFA Free Fatty Acid Acid béo tự FMT Fecal Microbiota Transplantation Cấy ghép vi sinh vật phân FPG The Fasting Plasma Glucose test Xét nghiệm glucose huyết tương lúc đói GI Glycemic Index Chỉ số đường huyết GIP Gastric inhibitory polypeptide Peptid hướng insulin phụ thuộc glucose GLP-1 Glucagon-Like Peptide-1 HbA1C Hemoglobin A1C HDL-C High Density Lipoprotein – Lipoprotein – Cholesterol tỷ trọng Cholesterol cao HOMA- Homeostasis Model of Assessment Peptid giống glucagon – Chỉ số kháng insulin insulin IDF International Diabetes Federation Hiệp hội Tiểu đường Quốc tế ITS Internal transcribed spacer Vùng đệm mã Kb Kilo base Kilo base LB Luria-Betani Môi trường nuôi cấy LB LDL Low Density Lipoprotein Lipoprotein mật độ thấp LDL-C Low Density Lipoprotein – Lipoprotein - Cholesterol tỷ trọng Cholesterol thấp NA Nutrient agar Môi trường thạch dinh dưỡng NB Nutrien broth Môi trường dinh dưỡng NCBI National center for Trung tâm thông tin Công biotechnology information nghệ sinh học Mỹ National Cholesterol Education Chương trình giáo dục quốc gia Program cholesterol NGS Next-generation sequencing Giải trình tự hệ NOD Non-Obese Diabetic Bệnh tiểu đường không béo phì OD Optical density Mật độ quang học ORF Open reading frame Khung đọc mở PAD Peripheral Artery Disease Bệnh động mạch ngoại vi PBG Peak Blood Glucose Đỉnh glucose máu PE Pair-end Đọc có hai đầu tương đồng pH Hydrogen power Chỉ số đo nồng đồ ion H+, ion NCEF OH- dung dịch PKA Protein kinase A Protein kinase A RDP Ribosomal database project Dự án sở liệu ribosome RNA Ribonucleic acid Axit ribonucleic rRNA Ribosomal ribonucleic acid Axit ribonucleic ribosome SCFA Short-Chain Fatty Acid Axit béo chuỗi ngắn STZ Streptozotocin Streptozotocin SUR1 Sulfonylurea receptor Sulfonylurea receptor T2D Type Diabetes Bệnh tiểu đường type WHO World Health Organization Tổ chức Y tế giới DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Chỉ số sinh hóa số chất máu Bảng 1.2 Tương quan HbA1c nồng độ glucose huyết trung bình Bảng 1.3 Tiêu chuẩn chẩn đoán bệnh tiểu đường Bảng 1.4 Mục tiêu điều trị bệnh tiểu đường Bảng 1.5 Một số vi khuẩn chiếm ưu ruột người 12 Bảng 1.6 So sánh thành phần khu hệ vi khuẩn đường ruột nhóm nam giới 34 Bảng 2.1 Trình tự số đoạn mồi sử dụng luận án 38 Bảng 2.2 Ký hiệu mẫu, tuổi, BMI glucose nhóm nghiên cứu 39 Bảng 2.3 Các nhóm chuột tham gia thử nghiệm 46 Bảng 3.1 Kết đo nồng độ độ tinh mẫu DNA 49 Bảng 3.2 Kết thơng số giải trình tự số đa dạng từ mẫu nhóm nữ giới 51 Bảng 3.3 Kết thơng số giải trình tự số đa dạng từ mẫu phân nam giới 55 Bảng 3.4 Tỷ lệ trung bình số ngành vi sinh vật phân nhóm nữ giới tiểu đường type nhóm nữ giới không tiểu đường 59 Bảng 3.5 Tỷ lệ trung bình số chi vi sinh vật phân nhóm nữ giới tiểu đường type nhóm nữ giới khơng tiểu đường 63 Bảng 3.6 Tỷ lệ trung bình số lồi vi sinh vật phân nhóm nữ giới 67 Bảng 3.7 Tỷ lệ trung bình số ngành vi sinh vật phân nhóm nam giới tiểu đường type nhóm nam giới khơng tiểu đường 71 Bảng 3.8 Tỷ lệ trung bình số chi vi sinh vật phân nhóm nam giới 73 Bảng 3.9 Tỷ lệ trung bình số lồi vi sinh vật phân nhóm nam giới 75