低剂量百菌清暴露幼鼠影响肠道菌群与胆汁酸共代谢研究

Nowadays, the excessive use of agricultural antibiotics and environmental residue has been raised, which increased the personal antibiotic risk, and disturbed the microbiota gut, especially among child intestinal. The dietary exposure of agricultural antibiotics could affect the gut microbes of human body, then influence host metabolism and its health. However, the molecular mechanism is unclear, which increases the difficulty of risk assessment. The current project chooses the widespread used chlorothalonil (CHT) as the model compound to investigate the health risk for agricultural antibiotics. Firstly, we use untargeted metabolomics (NMR, UPLC-QTOF-MS) to analyze the metabolic phenotype changes when he rats exposed in the CHT. Then, we apply the 16S rDNA gene sequencing technology to find the distribution changes of gut microbiota. Meanwhile, our study focus on the measurement of the bile acids by using the UPLC-MS/MS targeted metabolomics. Our study expected to find the distribution changes of gut microbiota and changes of metabolic phenotypes when the adolescent rats were exposed to CHT. This work analyze the changes of bile acids for finding the role of “co-metabolism” in the process of the CHT affecting the adolescent rat’s metabolism. The goal for this research is to study the mechanism of metabolic disorders in adolescent rats affected by host and gut microbiota co-metabolism bile acids in the exposure of CHT and support new perspective on the health risk of the agricultural antibiotics.

农用抗生素的超量使用及环境残留量的日益增加，不仅增加其生态及人群的耐抗生素风险，还扰乱人体肠道微生物特别是儿童的肠道菌群。农用抗生素的饮食暴露可以影响人体的肠道微生物从而介导宿主代谢及其健康，但其分子机制尚不明确，增加了风险评估的复杂性。本项目拟选择百菌清为模型农用抗生素，暴露青春期大鼠，一方面，利用非靶向代谢组学技术分析幼鼠整体的代谢表型变化；另一方面，利用16S rDNA测序方法分析肠道微生物的菌群分布变化，并利用靶向胆汁酸代谢组学分析肠道菌群及宿主血清中的胆汁酸代谢物的变化；从而明确百菌清暴露对幼鼠整体代谢表型和肠道菌群的影响，重点分析胆汁酸代谢物的变化，阐述宿主与肠道菌群“共代谢”的胆汁酸代谢物在百菌清影响宿主代谢变化中所起的作用。本项目旨在阐述百菌清通过影响宿主与肠道菌群胆汁酸“共代谢”从而介导宿主代谢紊乱的分子机制，为研究农用抗生素暴露的健康风险评估提供新的研究思路和方法。

随着广谱杀菌剂CHT的超量使用及环境残留量的日益增加，不仅对生态环境构成污染，还扰乱人体肠道微生物特别是儿童的肠道菌群。CHT的膳食暴露能够造成宿主肠道菌群和代谢的扰动，但其分子机制尚不明确，增加了风险评估的复杂性。本项目将两种不同剂量的CHT（25 mg/kg/d，250 mg/kg/d）灌胃幼年SD大鼠（4周龄）。利用16S rRNA、基于1H-NMR代谢组学并结合血清生化指标、血常规，明确CHT对幼鼠整体代谢表型和肠道菌群的影响，为研究CHT暴露的健康风险评估提供新的研究思路和方法。主要工作和成果如下：.（1）高剂量的暴露使血清生化指标的丙氨酸转氨酶（ALT）、血清总蛋白（TP）、血清白蛋白（ALB），血糖（GLU）的浓度, 淋巴细胞的数量（LYMPH）及比率（LYMPH%）和白细胞（WBC）发生下降，中性细胞比率（NEUT%）、单核细胞比率（MONO%）上升。低剂量CHT的暴露使血液中嗜碱性粒细胞比率（BASO%）上升。表明幼鼠经CHT暴露后，机体可能出现了炎症。 .（2）通过16S rRNA高通量测序分析，发现CHT暴露使小鼠肠道菌群的丰度降低，尤其高剂量暴露后菌群的多样性出现下降。将肠道菌群与血清生化指标、血常规进行相关性分析发现，这些菌群与炎症指标均有相关性，结果表明CHT暴露会干扰肠道菌群的组成和结构从而促进机体炎症的产生。.（3）利用基于1H-NMR的血清代谢组学方法，研究CHT暴露后大鼠血清代谢表型的扰动情况。CHT对SD大鼠代谢的影响主要集中在氨基酸代谢，其中CHT低剂量组大鼠血清内丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成以及精氨酸和脯氨酸代谢通路发生显著变化；CHT高剂量组相比对照组以及低剂量组，除精氨酸和脯氨酸代谢外的两条代谢通路被显著干扰。这些代谢途径的扰动可引起氧化应激、免疫调节、炎症反应、肝脏功能等异常。.综上所述，CHT的暴露会改变肠道菌群正常的组成和结构，增加机体炎症反应、代谢紊乱等健康风险，表明肠道菌群对环境化合物健康风险评估的积极意义。本课题为今后研究CHT环境暴露的健康风险评估提供新的研究见解。