宾夕法尼亚州立大学的科学家和合作者报告说，早期接触环境中的“永久化学物质”会永久性地破坏小鼠的肠道微生物群，导致小鼠晚年代谢疾病的发展。

早期毒素暴露会永久破坏小鼠肠道微生物群

研究团队在《环境健康展望》杂志上发表了其研究成果《早期接触芳基烃受体配体TCDF对C57BL/6J小鼠肠道菌群和宿主代谢稳态的影响》，指出人类在幼儿期接触这些化学物质可能是导致近期代谢紊乱流行的原因之一，包括成人肥胖和2型糖尿病。

研究人员特别关注了2,3,7,8-四氯二苯并呋喃(TCDF)，这是一种广泛存在的持久性有机污染物(POP)，是垃圾焚烧、金属生产以及化石燃料和木材燃烧的副产品。TCDF在食物链中积累，人类主要通过食用高脂肪食物(如肉类、乳制品和一些鱼类)接触TCDF。婴儿则可能通过食用母乳接触TCDF。

“持久性有机污染物在环境中无处不在，几乎所有生物都曾接触过这些化学物质，”宾夕法尼亚州立大学分子毒理学和生物化学与分子生物学教授、博士AndrewPatterson说道。“这些化学物质对健康的负面影响已得到充分证实，包括出生缺陷和癌症。我们的研究首次表明，生命早期接触一种名为TCDF的持久性有机污染物也会破坏肠道微生物群，并与生命后期的代谢紊乱有关。”

研究小组在两组老鼠身上研究了TCDF的影响——一组是测试组，即接受TCDF治疗的老鼠;另一组是对照组，即未接受治疗的老鼠。研究小组给四周大的老鼠喂食含有0.46微克(µg)TCDF的药丸或不含任何TCDF的对照药丸，持续五天。虽然0.46µg的含量高于人类饮食中的含量，但还不足以引起中毒疾病。

“本研究使用宏基因组学、基于核磁共振(NMR)和质谱(MS)的代谢组学和生化分析来分析肠道微生物组组成和功能，以及常规、无菌(GF)和Ahr缺陷小鼠在生命早期接触2,3,7,8-四氯二苯并呋喃(TCDF)的生理和代谢影响。使用光密度(OD600)、流式细胞术、转录组学和基于MS的代谢组学评估了TCDF对Akkermansiamuciniphila(A.muciniphila)体外的影响，”研究人员写道。

“暴露于TCDF的小鼠表现出较低的A.muciniphila丰度、较低的盲肠短链脂肪酸(SCFAs)和吲哚-3-乳酸(ILA)水平，以及较低的

“重要的是，在没有POP残留的情况下，与早期POP暴露相关的微生物和代谢表型可以转移到GF接受者身上。此外，观察到POP与微生物群之间不依赖AHR的相互作用，它们与A.muciniphila的生长、生理、基因表达和代谢活动结果显着相关，支持抑制ILA通路上的活动。

“这些在小鼠模型中获得的数据表明持久性有机污染物对宿主和微生物群有着复杂的影响，这有力地表明，早期、短期和自我限制性的持久性有机污染物暴露会对微生物群产生不利影响，这种影响会持续到以后的生活中，并对健康产生影响。”

在“研究中，我们使用的剂量与典型的人类暴露量相比相对较高;然而，我们可以利用这些信息来确定新的毒性高点，包括肠道微生物群，并开始推断在更低剂量下可能发生的情况，”帕特森继续说道。“当然，我们还必须考虑这些持久性有机污染物的复杂混合物如何与我们和我们的微生物伙伴相互作用，因为单次暴露并不能完美模拟现实生活中的情景。”

检查肠道微生物群

接下来，研究人员检查了动物的肠道微生物群，以及动物健康的几个指标，包括体重、葡萄糖耐量、肝脏中的甘油三酯含量和粪便中的粘液，以及其他代谢疾病的标志物。他们在TCDF五天疗​​程后立即收集了这些数据，以及最后一次服药后三个月收集了这些数据。在人类中，这些时间点相当于婴儿和青年成人。

“我们发现，早期接触TCDF会永久性地破坏野生型小鼠的肠道微生物群，”论文第一作者、宾夕法尼亚州立大学副教授袁田博士说道。“我们还发现，这些小鼠在四个月大时体重增加，并且葡萄糖不耐受。”

为了进一步探索TCDF对肠道微生物组的影响，科学家们将TCDF破坏的微生物组小鼠的肠道微生物组移植到没有微生物组的小鼠身上，并测量了它们的健康状况。他们发现，移植的小鼠出现了代谢紊乱，这表明改变的微生物组是导致代谢疾病的原因。

“这些结果表明，早期接触TCDF可能会导致肠道微生物群功能紊乱，并在成年后影响健康，甚至在TCDF从体内消除之后也是如此，”田说。

她解释说，肠道微生物群紊乱的特点是某些细菌种类的减少，其中包括阿克曼氏菌(Akkermansiamuciniphila)，这种细菌也通常存在于人类肠道微生物群中。

田指出：“这很重要，因为阿克曼氏菌被认为对整体肠道健康很重要，但现在我们知道它可能会受到TCDF的不利影响。”

为了研究Akkermansiamuciniphila对健康结果的影响，研究小组尝试将这种细菌作为益生菌给接受TCDF治疗的小鼠服用。益生菌将微生物群恢复到正常状态。

“我们的研究结果表明，这些细菌受到有毒物质的影响，在调节健康结果方面发挥着重要作用，”帕特森说。“通过更多的研究，我们有一天可能能够通过补充益生元和益生菌将人体微生物群恢复到最佳状态。”