幾種環境污染物對腸道菌群多樣性的影響及其機制研究

《幾種環境污染物對腸道菌群多樣性的影響及其機制研究》是依託浙江大學，由湯靈玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：幾種環境污染物對腸道菌群多樣性的影響及其機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：湯靈玲
• 項目類別：面上項目

項目摘要

腸道菌群受飲食、環境等因素影響，與機體營養、代謝和免疫、疾病與健康等的關係密切。腸道菌群作為腸道黏膜屏障的組成部分，是環境污染物經口進入機體的第一道防線，在毒理學中的作用有待研究。本研究選取與人類生活關係密切的經口染毒的環境污染物，利用體外細菌與腸上皮細胞混合培養技術，從細菌增殖、粘附、侵入等方面篩選出可能影響腸道菌群的環境污染物；通過大鼠體內染毒實驗，利用PCR-DGGE、元基因組學等分子微生態學的研究方法，證實環境污染物可以改變腸道菌群構成，發現與特定污染物代謝相關的潛在功能菌群；利用代謝組學以及生物信息分析技術，研究環境污染物影響機體健康的新機制。本研究是微生態學與毒理學的交叉性探索性研究，有望發現新的毒理學生物標誌、豐富毒理學機制研究，從而為早期干預、健康促進提供新的思路和線索。

結題摘要

腸道菌群與宿主健康密切相關，並在環境等因素的作用下發生改變。腸道菌群多樣性和菌群結構穩定是保持健康腸道微生態的兩個重要方面。包括腸道菌群、腸道上皮細胞等在內的腸道黏膜屏障的完整性也是維持機體健康的重要因素。 在鉛等環境污染物影響腸道菌群的體外研究中發現鉛對腸道細菌有增殖抑制作用，且與劑量正相關。1000mg/L的Pb(NO3)2甚至可造成腸道菌群的“荒蕪”。腸道有益菌雙歧桿菌更容易受到鉛的增殖抑制作用。10mg/L的鉛溶液就可抑制雙歧桿菌增殖，而鉛對大腸桿菌的起始抑制濃度為250mg/L。鉛對不同腸道細菌的增殖抑制作用不同直接導致腸道菌群失調。鉛對細菌的腸道上皮細胞粘附性和侵襲性的影響也不同，100mg/L鉛溶液對大腸桿菌的粘附性無影響，但顯著降低雙歧桿菌的粘附性。進一步體外實驗發現腸道有益菌雙歧桿菌可增加腸道上皮細胞抗炎因子IL-10的分泌，提示雙歧桿菌可通過免疫調節預防或干預鉛對腸道屏障的破壞作用。電鏡下的細菌形態學分析發現雙歧桿菌不能降解重金屬鉛，但能通過對鉛的吸附和吞噬減少腸道鉛吸收，但雙歧桿菌也會也會受到包括形態學改變在內的鉛的毒性作用。上述研究結果也在體內實驗中得到證實：鉛中毒患兒的腸道菌群多樣性下降，腸道細菌B/E值（有益菌雙歧桿菌和有害菌大腸桿菌的比值）下降。動物染毒實驗結果提示鉛可造成大鼠腸道菌群多樣性下降，並與劑量相關。 鉛對腸道微生態的毒理作用與下列機制有關：鉛對腸道“有益菌”的增殖抑制作用比“有害菌”強，導致有害菌比例增加；鉛更顯著降低有益菌的粘附作用，進一步增加了有害菌與腸道上皮細胞作用的機會；鉛影響了腸道菌群的免疫調節功能。本研究不但豐富了鉛的毒理作用機制，為通過腸道微生態調節預防或治療鉛中毒提供了新的線索，也為研究不同環境污染物對腸道微生態的影響及其機制提供了可借鑑的方法。然而，鉛對腸道微生態的毒理作用和鉛對其他靶器官的毒理作用之間的關聯性還需要進一步的研究。 同時進行了食品添加劑TiO2以及嚴重病毒性呼吸道感染對腸道微生態的影響等方面的探索性研究。TiO2改變大鼠腸道菌群多樣性，提示特定條件下，可能需要把是否影響腸道微生態納入安全評價體系。嚴重病毒性呼吸道感染中發現嚴重腸道菌群失調、B/E值下降、條件致病菌比例增高以及腸道微生態干預可緩解繼發細菌感染風險等，揭示了微生態將為臨床醫學的新技術研究提供新思路。