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毒性物质暴露,尤其是环境污染物和有毒食品的摄入,加重人体各组织器官的负担,导致一系列疾病的发生,严重危害人类健康。邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)类塑化剂,是公认的环境内分泌干扰物或生殖毒素。环境中PAEs污染,以邻苯二甲酸二异辛酯(diethylhexyphthalate,DEHP)为主。DEHP的人体可耐受摄入剂量为20μg/kg/d,在常见塑化剂中最低,毒性作用最大,对睾丸的损伤最为严重。另外,酒精是一种公认的致癌性有毒物质,对肝脏的损伤最直接。酒精性肝脏疾病是引起高发病率和死亡率主要原因,饮酒已经成为一种全球性的公共健康和社会问题。环境污染物和酒精暴露直接或间接作用肠道菌群,影响肠道菌群的组成,导致肠道菌群失调。肠道菌群失调是诱发多种疾病的关键因素。益生菌具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、调节肠道菌群等特性,有效防治多种疾病,然而其保护作用机制尚不清楚。本文分别以DEHP和酒精暴露小鼠为例,利用益生菌干预治疗DEHP诱导的睾丸损伤和饮酒引起的肝脏损伤,探讨肠道菌群与疾病的潜在关系以及益生菌的保护作用机制。主要研究内容和结果如下:1.环境污染物DEHP,严重危害生殖健康,尤其是引起哺乳动物睾丸损伤。目前,尚无有效的治疗方法。本文研究植物乳杆菌TW1-1(LTW1-1)对DEHP暴露成年雄性小鼠睾丸的保护作用。结果发现,LTW1-1预先干预显著增加DEHP暴露小鼠睾丸的重量以及睾丸与体重的比值,提高血清睾酮的水平,增强精子活力,改善性腺发育缺陷。LTW1-1能够通过降低小鼠血清、睾丸和结肠中丙二醛(MDA)和脂质过氧化物的浓度,增加谷胱甘肽(GSH)的水平以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,有效缓解DEHP诱导的氧化应激反应,并通过减少DEHP暴露小鼠血清中肿瘤坏死因子(TNF)-α、白介素(IL)-6、IL-1β等炎症因子的浓度以及睾丸和结肠中这些炎症因子的基因表达,抑制炎症反应。另外,LTW1-1显著降低DEHP引起的小鼠肠道高通透性以及血清中脂多糖的含量,减轻代谢性内毒素血症。肠道菌群分析结果显示,LTW1-1调节DEHP暴露小鼠肠道菌群至正常状态;在门水平,LTW1-1改变DEHP暴露小鼠肠道中拟杆菌门相对丰度的增加以及厚壁菌门的降低,恢复脱铁杆菌门的丰度。在属水平,LTW1-1降低DEHP暴露小鼠肠道普氏菌属的丰度,增加乳杆菌属、颤螺菌属、副普氏菌属、粪球菌属、瘤胃球菌属以及Mucispirillum等细菌的丰度。相关性分析结果表明,厚壁菌门/拟杆菌门的比值与睾丸损伤及炎症反应呈负相关;肠道中关键细菌,普氏菌属和未分类的拟杆菌目的丰度与睾丸损伤呈显著正相关,S24＿7、乳杆菌属、瘤胃菌属、副普氏菌属、Mucispirillum、颤螺菌属、粪球菌属和未分类的毛螺菌科与之呈显著负相关。这表明肠道菌群失调在DEHP诱导的小鼠睾丸损伤中发挥重要作用,LTW1-1通过调节肠道菌群阻止DEHP对小鼠睾丸的损伤。本研究为环境污染物引起的生殖疾病的预防和治疗提供了新思路。2.本文选择天然益生菌短双歧杆菌ATCC15700(ATCC15700)用于酒精暴露小鼠肝脏保护作用的研究。体内和体外研究发现,ATCC15700具有耐酸和耐乙醇能力,能够穿过胃肠道在小肠定植。尽管ATCC15700不参与体内酒精的代谢,但是,可以通过增加肝脏中乙醛脱氢酶的表达,降低血清中乙醛的含量。ATCC15700显著降低酒精暴露小鼠肝重指数、血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性、以及血清和肝脏中甘油三酯的积累,并减少血清和肝脏中炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-17的含量和基因表达,另外,ATCC15700通过调节脾脏Treg细胞和Th17细胞的比例提高免疫力,明显抑制酒精引起的肝脏损伤和炎症反应。ATCC15700还能够通过降低酒精暴露小鼠肝脏中MDA的含量,提高GSH的水平以及SOD和CAT的活性,缓解肝脏氧化应激反应。肝脏组织病理学切片进一步揭示,ATCC15700缓解酒精性脂肪肝以及肝细胞癌变。此外,ATCC15700通过增加肠道紧密连接蛋白的分泌调节肠道屏障功能,降低饮酒小鼠肠道通透性,抑制内毒素血症。肠道菌群分析结果显示,ATCC15700显著增加饮酒小鼠拟杆菌门的相对丰度,降低厚壁菌门和脱铁杆菌门的丰度,恢复肠道菌群的整体结构和组成。肠道菌群与肝脏损伤相关性分析发现,厚壁菌门/拟杆菌门的比值与酒精性肝脏损伤呈正相关;肠道中关键细菌,包括S24＿7、未分类的梭菌目、丁酸球菌属、颤螺菌属、瘤胃球菌属、Mucispirillum以及未分类的毛螺菌属,与酒精性肝脏疾病显著相关,而ATCC15700明显改善这些细菌在饮酒小鼠肠道中的丰度,说明ATCC15700通过肠道菌群修复保护饮酒小鼠免受肝脏损伤。因此,肠道菌群失调是诱发酒精性肝脏疾病的关键因素。益生菌通过靶向干预修复肠道菌群,能够有效预防和治疗酒精性肝脏疾病。