科研丨南医大＆广工: 十溴二苯乙烷对大鼠后代肠道微生物特征和代谢稳态的相关长期影响(国人佳作)

编译：微科盟梧魚

编辑：微科盟居居、江舜尧。

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导读

十溴二苯乙烷(DBDPE)是一种广泛使用的溴化阻燃剂，其毒性包括心血管毒性、生殖毒性和肝毒性，对人体健康有害。然而，关于DBDPE暴露对肠道微生物群的长期影响以及结构和代谢功能影响的了解仍然有限。本研究主要探究早期暴露于DBDPE的雌性大鼠及其后代的肠道微生物组和粪便代谢组。16S rRNA基因组测序结果表明，母体DBDPE暴露可增加其未成熟后代肠道菌群的α多样性，降低其成年后代双歧杆菌(Bifidobacterium)、梭菌(Clostridium)、Muribaculum、Escherichia和乳杆菌(Lactobacillus)的丰度。非度量多维标度分析显示，母体与成年后代β多样性的变化一致。此外，母体暴露于DBDPE后，其成年后代肠道菌群产生的短链脂肪酸显著增加，表明DBDPE破坏了肠道微生物组成，改变了肠道群落的代谢功能。非靶向代谢组学在不同组成年后代之间鉴定出41种差异代谢物和7种代谢途径。靶向代谢组学研究表明，母体高剂量DBDPE暴露明显降低了其成年后代的谷胱甘肽、牛磺酸和左旋肉碱水平，验证了体重减轻与氨基酸代谢物之间的相关性。一些肠道细菌(尤其是厚壁菌门)和粪便代谢物之间的有趣联系表明，肠道微生物群的变化可能驱动粪便代谢物的代谢过程。本研究的结果为DBDPE对人类健康的长期影响提供了新的见解。  

图文摘要

论文ID

原名：Associated long-term effects of decabromodiphenyl ethane on the gut microbial profiles and metabolic homeostasis in Sprague-Dawley rat offspring

译名：十溴二苯乙烷对大鼠后代肠道微生物特征和代谢稳态的相关长期影响

期刊：Environment International

IF：13.352

发表时间：2023.2

通讯作者：张国霞，余应新

通讯作者单位：南方医科大学公共卫生学院；广东工业大学环境健康与污染控制研究院

DOI号：10.1016/j.envint.2023.107802

实验设计

结果与讨论

1、DBDPE暴露对动物特性的影响

在整个暴露过程中，动物没有出现异常健康状况，毛发颜色正常，精神状态良好，身体活动自由，进食正常。但与对照组相比，高剂量组大鼠成年后代体重有明显下降趋势。同时，LbA组、LcA组和HcA组成年后代的肝脏体重比与CbA组存在差异，呈上升趋势(表S1)。此外，雌性大鼠和未成熟后代的肝脏体重比和体重均无明显差异(表S1)。在暴露于DBDPE的大鼠身上也观察到了类似的结果，但肝脏重量没有差异。各组体重无显著差异。关于实验动物的更多细节见表S1。 母体接触高剂量DBDPE会导致成年后代体重增加(表S1)。相反，母体接触低剂量DBDPE会降低成年后代的肝脏体重比。从相同DBDPE剂量下暴露时间的比较(LbA组vs LcA组; HbA组 vs HcA组)，我们推断哺乳期DBDPE暴露对成年后代的体重或肝脏-体重比影响不大。糖原分解代谢和脂质积累的关键基因在DBDPE暴露后Pparγ、Mogat1、Gck和Pklr水平升高时异常表达。由于DBDPE暴露和动物种类有限，糖酵解和脂质合成测定的体重波动趋势与Yan等人的研究不同。成年后代早期暴露于600 mg/kg DBDPE会导致体重下降，可能是因为过量剂量导致能量代谢失衡。

2、DBDPE暴露对肠道菌群多样性的影响

为了描述肠道菌群的丰富度和均匀性，通常使用α多样性。利用Shannon指数和Chao 1指数对α多样性结果进行评估(图1A-C)。Shannon指数结果表明差异最显著的是未成熟大鼠，未成熟后代的Chao 1也是如此(图1A和1C)。Shannon指数显示，LcI组、HbI组和HcI组的细菌多样性显著高于CbI组未成熟后代(P < 0.01)(图1A)。母体接触DBDPE促进了未成熟后代肠道微生物多样性的升高，Shannon指数随着DBDPE剂量的增加而显著增加(图1A)。同时，高剂量暴露组(包括HbI组和HcI组)未成熟后代的物种丰富度增加，与Chao 1一致(P < 0.05)(图1C)。CbI组、HbI组和HcI组α多样性差异显著，表明高剂量和哺乳期接触DBDPE可提高肠道微生物群落的丰富度和均匀度。 α多样性结果表明，母体接触DBDPE后，未成熟后代粪便样本中的微生物群落可能增加。在一项关于田鼠的研究中也报道了类似的趋势，表明较高的α多样性与金属负荷暴露的增加有关。环境颗粒物(PM)作为载体在致病过程中起着重要的作用，也可直接影响肠道系统的稳态。在一项采用非暴露式气管灌注法对自发性高血压大鼠进行的研究中，PM2.5粉尘盐水(1 mL, 4 mg/mL)每周1次，持续12周，暴露组第60天Shannon指数高于第0天。α多样性与微生物群落的潜在功能、对病原菌入侵和环境扰动的抵抗力有关。此外，较高的α多样性可能意味着肠道细菌群落处于稳定性较差、机会致病菌较多的有害状态。

因此，较高的α多样性表明，母体在高剂量或哺乳期接触DBDPE不利于维持肠道菌群的稳定状态，尤其是对未成熟的后代。 对于不同生态系统样本间的多样性比较，采用β多样性；它能够反映组间微生物群落组成的差异。基于操作分类单元(OTUs)的非度量多维标度(NMDS)图和线性判别分析效应量(LEfSe)显示了不同剂量暴露组的母体和后代(图2)。妊娠期暴露的雌性大鼠，LaP组与CaP组和HaP组有显著差异(P < 0.01)(图2a)。这一观察结果表明，低浓度DBDPE暴露可在母体体内形成不同的微生物群落。此外，LbA组成年后代与CbA组和HbA组的差异有统计学意义(P < 0.01)，与低DBDPE暴露的雌性大鼠一致(图2C)。雌性大鼠和成年后代之间NMDS的一致性表明，母体DBDPE暴露引起的肠道菌群破坏将在怀孕大鼠及其成年后代中反映出来(图2C)。与CbI组相比，LcI组和HcI组未成熟后代之间的差异具有统计学意义(P < 0.01)(图2B)。NMDS分析显示，母体DBDPE暴露的不同持续时间(妊娠期和/或哺乳期)或剂量(低剂量和高剂量)会导致雌性大鼠及其后代肠道群落的差异。

对照组β多样性的差异表明，口服低剂量DBDPE改变了雌性大鼠和成年后代肠道菌群的组成和结构。如Zhang等人研究，健康受试者和强直性脊柱炎患者的吸烟者肠道菌群β多样性低于非吸烟者，治疗后有所改善。此外，饮食结构和PM2.5暴露对肠道菌群组成的影响最近也得到了证实。这些发现与本研究结果一致，表明β多样性可能受到外部因素的调节，如环境污染物、疾病和饮食。由外部刺激引起的肠道菌群多样性的变化表明肠道菌群与身体症状(如神经精神疾病、心血管疾病和结直肠癌)之间存在着重要的干扰。因此，母鼠接触DBDPE后雌性大鼠及其后代的α多样性和β多样性发生了变化，这可能表明DBDPE会引发某些与病理相关的特定异常状态。

图1. (A-B)微生物α多样性Shannon指数；(C)微生物α多样性Chao 1指数；(D-F)门水平相对丰度。(第一个字母C：对照组；L：低暴露组；H：高暴露组。第二个字母a：雌性大鼠在怀孕期间暴露并在生产前安乐死；b：雌性大鼠妊娠期暴露，哺乳后安乐死；c：雌性大鼠在妊娠期和哺乳期暴露，哺乳期结束后安乐死。第三个字母P：样本采集于雌性大鼠妊娠期；I：样本取自未成熟后代；A：样本取自成年后代。*P< 0.05和** P< 0.01)。(原文图2)

图2. (A-C)微生物β多样性NMDS；(D-E) LEfSe分析显示不同组间的显著差异分类群。(第一个字母C：对照组；L：低暴露组；H：高暴露组。第二个字母a：雌性大鼠在怀孕期间暴露并在生产前安乐死；b：雌性大鼠在怀孕期间暴露，哺乳后安乐死；c：雌性大鼠在怀孕期和哺乳期暴露，哺乳期结束后安乐死。第三个字母P：样本采集于雌性大鼠妊娠期；I：样本取自未成熟后代；A：样本取自成年后代)。(原文图3)

3、DBDPE暴露对门水平肠道菌群的影响

图1D-F描绘了对照组和暴露组及其后代之间肠道微生物群结构和丰度变化的进一步特征，显示了每个时期五个主要门的相对丰度。在门水平上，粪便样本中的肠道菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和Spirochaetes组成，其中厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门。暴露于低浓度DBDPE的怀孕大鼠的厚壁菌门和放线菌门(69.5%和0.2%)明显低于对照组(89.0%和6.6%)(图1D)。然而，在低剂量处理的怀孕大鼠中，拟杆菌门和变形菌门分别从0.6%和3.7%增加到17.7%和10.2%(图1D)。HcI组未成熟后代与HbI组的不同之处是拟杆菌门从12.3%下降到4.7%，厚壁菌门从79.0%上升到89.8%(图1E)。随着未成熟大鼠成长为成年大鼠，成年大鼠中拟杆菌门的比例增加。

例如，与HcI组相比，HcA组拟杆菌门的相对丰度从4.7%上升到16.6%(图1E和F)。结果表明，不同剂量(CaP组 vs LaP组)或暴露时间(HbI组 vs HcI组)的DBDPE可在门水平改变雌性大鼠及其后代肠道菌群的相对丰度。 最近，一些研究表明暴露于环境污染物可导致肠道微生物群落结构和/或功能发生重大变化，进而可能影响全身毒性，导致不同严重程度的疾病。虽然有报道称，急性和慢性2,3,7,8-四氯二苯并二恶英暴露会增加厚壁菌门丰度，减少拟杆菌门丰度，但当前的研究结果表明，低剂量DBDPE暴露会降低怀孕大鼠厚壁菌门的丰度，但会增加拟杆菌门的丰度。

此外，DBDPE可通过诱导与DBDPE诱导的肝毒性相关的氧化应激和内质网应激，导致人肝细胞活力下降。值得注意的是，在多菌灵治疗的肝脂质代谢紊乱小鼠中，厚壁菌门的相对丰度增加。厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值对正常肠道内稳态至关重要。F/B比值的升高或降低被认为是生态失调，并与各种疾病有关。在本研究中，低剂量DBDPE暴露通常导致雌性大鼠门水平上厚壁菌门下降，拟杆菌门略有升高，这表明DBDPE会引起肠道菌群紊乱，增加了相关疾病的风险。 环境污染物对肠道微生物群落的影响引起了人们的极大兴趣。

在本研究中，DBDPE暴露对肠道菌群组成有明显干扰。肠道菌群失调会导致不良后果，包括肥胖、代谢性疾病、炎症性肠病、心血管疾病、神经系统疾病和年龄相关慢性疾病的风险。肠道菌群可产生氧化三甲胺，这是一种信号分子，可通过膳食消化加剧血管紧张素II诱导的高血压。DBDPE导致SD大鼠肠道生态失调是多种疾病的潜在触发因素，有待进一步研究。

4、DBDPE暴露对属水平肠道菌群的影响

在属水平上，每种处理的分类热图显示了相对丰度的差异(图3)。对于怀孕期间暴露于不同DBDPE剂量的雌性大鼠，Limosilactobacillus、Ileibacterium和Blautia的相对丰度下降(图3A)。先前的一项研究表明，在遵循饮食建议后，在妊娠38周评估的回归模型中，Blautia与稳态模型评估-胰岛素抵抗值呈负相关。此外，低剂量DBDPE暴露组怀孕大鼠体内Ligilactobacillus、梭菌属、Allobaculum、双歧杆菌属和Turicibacter的丰度也低于对照组和高剂量DBDPE暴露组。相比之下，低剂量DBDPE暴露组怀孕大鼠的Alloprevotella和Prevotella高于其他两组(图3A)。青春双歧杆菌(Bifidobacterium adolescentis)是人类肠道中的一种双歧杆菌，可以明显缓解小鼠饮食诱导的非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。通过抑制脂多糖/toll样受体4/核因子-κB轴，进而降低成纤维细胞生长因子21(NAFLD的生物标志物)的表达，青春双歧杆菌的保护作用得以实现。

因此，暴露于低剂量DBDPE的怀孕大鼠体内双歧杆菌的减少可能与肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎有关，尽管尚未得到证实。然而，在哺乳期后雌性大鼠被处死的四个暴露组中，微生物群丰度趋势不太明显(图3B)。总体而言，DBDPE暴露，特别是低剂量DBDPE暴露，会直接导致雌性大鼠肠道细菌的生态失调，降低门水平上厚壁菌门的Limosilactobacillus、Ileibacterium、Blautia和Ligilactobacillus的丰度。

对于未成熟后代，CbI组Enterococcus和Escherichia的相对丰度高于其他暴露组(图C)。同时，HbI组双歧杆菌、梭菌属、Romboutsia、Streptococcu、Allobaculum的相对丰度增加，Romboutsia最明显。一项队列研究发现肠杆菌科被包括在与酒精依赖相关的条件致病菌中。酒精依赖与梭菌目产生的丁酸水平呈负相关。因此，肠球菌科的Enterococcus和梭菌目的Clostridium在DBDPE暴露组的未成熟后代中发生改变，这可能与DBDPE暴露引起的肝毒性有关。HcI组Jeotgalicoccus、Desulfovibrio、Mediterraneibacter和Schaedlerella的丰度呈上升趋势，而LcI组Clostridium和Allobaculum的丰度呈下降趋势(图3C)。与对照组成年后代相比，各DBDPE暴露组成年后代中Corynebacterium、Jeotgalicoccus、Staphylococcus、Clostridium、Muribaculum、Escherichia和Lactobacillus的相对丰度在属水平上都有所下降(图3D)。高剂量DBDPE导致未成熟后代Clostridium、Romboutsia、Streptococcu和Allobaculum呈上升趋势。相比之下，成年后代的Jeotgalicoccus、Staphylococcus、Clostridium和Lactobacillus呈下降趋势。上述物种主要来源于厚壁菌门，是不同时期DBDPE暴露导致肠道主要微生物群变化的原因。

图3. 对照组和暴露组在属水平上相对丰度的热图。(A)雌性大鼠：分娩前实施安乐死；(B)雌性大鼠：哺乳后安乐死；(C)未成熟后代；(D)成年后代。(第一个字母C：对照组；L：低暴露组；H：高暴露组。第二个字母a：雌性大鼠在怀孕期间暴露并在生产前安乐死；b：雌性大鼠在怀孕期间暴露，哺乳后安乐死；c：雌性大鼠在怀孕期和哺乳期暴露，哺乳期结束后安乐死。第三个字母P：样本采集于雌性大鼠妊娠期；L：样本取自哺乳期的雌性大鼠；I：样本取自未成熟后代；A：样本取自成年后代)。(原文图4)

5、肠道菌群对短链脂肪酸代谢的影响

为了探究DBDPE暴露对肠道微生物群代谢功能的潜在损害，我们评估了粪便中的7种主要SCFAs(图4)。每个时间段的百分比(直方图)如图4A-D所示。成年后代的SCFA代谢波动最为明显(图4D)。其中，与对照组相比，怀孕期间暴露于低剂量DBDPE的雌性大鼠的成年后代中，乙酸的比例从39.1%下降到22.0% (P < 0.001)，而丁酸的比例从22.9%上升到53.4% (P < 0.0001)(图4D)。

高剂量DBDPE暴露组的母体乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的检测浓度分别增加至0.59、0.37、0.32和0.05 μg/mg (P < 0.05)(图4E-H)。相比之下，低剂量DBDPE对母体SCFAs的影响小于高剂量DBDPE；只有丙酸和丁酸的浓度分别从0.27和0.24提高到0.35和0.36 μg/mg(图4F和G)。

所有结果表明，母体暴露于高剂量DBDPE组相比于低剂量DBDPE组相对于对照组表现出更显著的统计学差异。因此，高剂量DBDPE暴露会直接引起雌性大鼠SCFA代谢的更多扰动。HbL组雌性大鼠产生的SCFA浓度与LbL组产生的丙酸和丁酸有显著差异(图S1)，且显著高于LbL组(P < 0.05)。较高的趋势表明，DBDPE暴露剂量的过大差异改变了不同组间肠道菌群产生的SCFAs。此外，我们观察到HbL组和HcL组之间存在统计学差异，表明哺乳期接触DBDPE会影响雌性大鼠的SCFA代谢(图S1)。

本研究结果表明，DBDPE的暴露时间和剂量对怀孕大鼠肠道菌群的SCFA代谢至关重要。高剂量DBDPE暴露后，人体必需SCFAs浓度增加。对于后代，未成熟后代和成年后代粪便样本中的戊酸含量在对照组和暴露组之间有更显著的差异(图4L)，尤其是LbA组的成年后代。所有后代中乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的浓度在LbA组均显著升高(P < 0.05)，分别达到0.89、0.70、2.16和0.08 μg/mg(图4I-L)。相反，与对照组(CbA)相比，妊娠期和哺乳期暴露于DBDPE的雌性大鼠(LcA组)成年后代戊酸盐浓度从0.05降至0.03 μg/mg(P < 0.01)(图4L)。LcA组的粪便丁酸浓度(0.83 μg/mg)高于CbA组(0.39 μg/mg) (P < 0.05)(图4K)，与口服糖耐量试验后胰岛素反应的改善有关。此外，通过网络分析，丁酸盐和丙酸盐与双歧杆菌呈正相关，这意味着DBDPE在间接改变SCFA产生之前直接调节了大鼠肠道菌群。

图4. (A-D)粪便中主要SCFAs的百分比；(E-H)雌性大鼠体内乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的浓度。(I-L)后代体内乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的浓度。(第一个字母C：对照组；L：低暴露组；H：高暴露组。第二个字母a：雌性大鼠在怀孕期间暴露并在生产前安乐死；b：雌性大鼠妊娠期暴露，哺乳后安乐死；c：雌性大鼠在妊娠期和哺乳期暴露，哺乳期后安乐死。第三个字母P：样本采集于雌性大鼠妊娠期；L：样本取自哺乳期的雌性大鼠；I：样本取自未成熟后代；A：样本取自成年后代)。(原文图5)

6、对肠道菌群代谢组学的影响

为了区分母体DBDPE暴露引起的显著变化，使用UPLC-Q-TOF-MS分析了成年后代粪便样本中肠道微生物群的代谢组。本研究的重点是DBDPE暴露对成年后代粪便代谢物的影响，这是唯一一个体重和肝脏/体重比出现明显变化的时期。基于代谢物数据，进一步采用预测正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA分析)描述了对照组与DBDPE暴露组之间的差异。如图5A所示，样品QC紧密聚集，说明仪器的稳定性。同时，同一组内的样本分布无明显差异，表明数据的可信度较高。相反，在成年后代中出现分离，由于DBDPE暴露剂量或持续时间的不同，表现出不同的影响。OPLS-DA分析表明，母亲暴露于不同剂量 (CbA组 vs LbA组 vs HbA组)或持续时间(LbA组 vs LcA组；HbA组 vs HcA组)的DBDPE可诱导肠道菌群紊乱，导致成年后代肠道菌群代谢变化。

此外，利用UPLC系统鉴定的41种代谢物(L-蛋氨酸、4-吡哆酸、5-phosphooxy-L-赖氨酸、牛磺胆酸、尸胺等，表S2)的数据，使用MetaboAnalyst 5.0进行进一步的通路分析。分析结果表明，5组后代中有7条KEGG通路发生了显著变化(图5B)。具体而言，这些代谢物与蛋氨酸和半胱氨酸代谢、维生素B6代谢、赖氨酸降解、氨酰基-tRNA生物合成、初级胆汁酸生物合成、谷胱甘肽代谢以及牛磺酸和次牛磺酸代谢有关。总体而言，通过潜在的生物标志物和相关的代谢途径，半胱氨酸、蛋氨酸和维生素B6代谢可以探索后代肠道微生物组功能和结构所产生的差异(图5B)。 肠道菌群被认为是多种环境因素的重要指标，肠道菌群中氨基酸代谢稳态的改变已被证明是体重异常的主要原因。利用靶向代谢组学，本研究探究了蛋氨酸、半胱氨酸和赖氨酸代谢途径中对体重控制起重要作用的四种重要氨基酸和代谢物(谷胱甘肽、牛磺酸、谷氨酰胺和左旋肉碱)。

根据靶向定量分析，半胱氨酸和蛋氨酸代谢中的两个生物标志物下调(图5C)，这表明母体在妊娠期间高剂量DBDPE暴露限制了成年后代的这一代谢途径。与CbA组相比，HbA组参与半胱氨酸和蛋氨酸代谢的谷胱甘肽和牛磺酸水平下降(P < 0.01，谷胱甘肽900±15 ng/g vs 851±7 ng/g，牛磺酸2196±801 ng/g vs 288±123 ng/g)(图5C)。在高剂量DBDPE暴露下，成年后代赖氨酸代谢途径也下调。L-肉碱作为赖氨酸降解的最终代谢物，在HbA组中含量显著降低，为347±40 ng/g (P < 0.05)。谷氨酰胺水平也有下降趋势，尽管对照组和DBDPE暴露组之间没有显著差异(P > 0.05，图S2)。母体在怀孕期间接触DBDPE会抑制其成年后代中半胱氨酸、蛋氨酸和赖氨酸的代谢，导致谷胱甘肽、牛磺酸和左旋肉碱这三种最终代谢物的含量呈下降趋势。 谷胱甘肽是一种有效的抗氧化剂，具有清除体内过氧化氢的能力，它也被认为是生物体半胱氨酸的存储。在豚鼠模型中，不添加谷胱甘肽的肠外营养会导致肌肉蛋白质合成指数降低。在本研究中，DBDPE暴露引发的低水平谷胱甘肽促进了蛋白质合成障碍，这是HbA组体重减轻的原因。而Xia等人认为蓝光介导的蛋氨酸和半胱氨酸代谢呈上升趋势，可能进一步促进鸭子的抗氧化能力，从而增强谷胱甘肽降低脂质过氧化和体重的能力。除谷胱甘肽外，牛磺酸是半胱氨酸的另一种代谢物，是半胱氨酸在肝脏酶的催化作用下氧化产生的。细胞膜上的牛磺酸转运蛋白(TauT)可以维持细胞内高水平的牛磺酸，TauT-/-小鼠在发育至成年期间体重较低。Watanabe等人指出，牛磺酸耗竭导致糖酵解加速和脂肪酸利用减少，从而导致能量代谢失衡。牛磺酸缺乏可引起能量代谢弱和能量代谢功能障碍。

因此，DBDPE暴露介导的牛磺酸水平降低最终导致能量产生和消耗紊乱，并导致HbA组体重减轻。此外，左旋肉碱是肝脏和肾脏中赖氨酸和蛋氨酸的合成产物，可能与糖和脂代谢有关。左旋肉碱缺乏时，葡萄糖和胰岛素稳态明显受到干扰，而Ringseis等人基于大多数研究认为左旋肉碱缺乏和葡萄糖耐量之间的关系并不一致。在本研究中，可以解释为DBDPE暴露导致体重下降的原因是蛋白质合成紊乱和能量代谢失衡。 在本研究中，暴露组的半胱氨酸和蛋氨酸代谢在后代发育过程中受到影响。肝脏中参与蛋氨酸代谢的基因的表达会随着肠道菌群的缺乏而改变，这也与心血管疾病相关。最近的一项研究表明，高脂肪饮食影响了C57BL/6小鼠的氨酰基-tRNA生物合成以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢。在半胱氨酸双加氧酶敲除的啮齿动物模型中，由于半胱氨酸降解途径受损，半胱氨酸在血浆和肝脏中积累，并且在敲除小鼠中报告了更大的体重增加和更高的肝脏硬脂酰CoA去饱和酶1表达。此外，半胱氨酸和蛋氨酸代谢产生5’-甲基硫代腺苷，这是一种在许多物种中发现的天然含硫核苷。已证实5’-甲基硫代腺苷与严重(联合)免疫缺陷综合征相关，并能抑制肿瘤细胞增殖、侵袭和凋亡，调节肿瘤炎症微环境。雌性在妊娠期间的代谢状态会影响后代的细菌组成和代谢。因此，我们认为母体接触DBDPE会干扰肠道微生物群和粪便代谢，导致各组成年后代粪便代谢产物的形成途径不同。

代谢组学分析表明，DBDPE可诱导肠道微生物代谢产物的变化。这些变化将反映污染物对生物体的毒性作用及其潜在机制。然而，本研究并没有证实上述途径如何影响肠道微生物组和粪便代谢组。因此，需要进一步的研究来揭示其机制。

图5. 对照组和四个暴露组(CbA、LbA、LcA、HbA、HcA组)成年后代的代谢组学结果。(A)非靶向代谢组学分析：CbA、LbA、LcA、HbA、HcA组和QC样本的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)评分图。

左图：positive代谢物的OPLS-DA，R2Y = 0.99，Q2 = 0.742。

右图：negative代谢物的OPLS-DA，R2Y = 0.962，Q2 = 0.728；(B)成年后代大鼠粪便代谢物的代谢通路图；(C)靶向代谢组学分析：三种粪便代谢物水平(谷胱甘肽、牛磺酸和左旋肉碱)；(D)各组成年后代粪便差异代谢物与肠道菌群的关联图。在41种粪便代谢物和37种肠道细菌之间进行了Spearman相关性分析。橙色方格表示这些微生物OTUs与代谢物之间存在正相关；绿色方格表示负相关。(原文图6)

7、粪便微生物组相对丰度与代谢物的关系

为了探究肠道细菌如何调节代谢物的变化导致代谢途径的异常表达，并进一步鉴定粪便代谢物生物标志物以推断微生物群的功能转变，对37个鉴别性属和41种潜在差异代谢物进行了Spearman相关性分析。选择了对照组和四个暴露组的成年后代的粪便样本，以调查肠道微生物群变化与粪便代谢之间的联系。 观察到特定肠道细菌(特别是厚壁菌门)和与最终代谢途径相关的代谢物之间的相关性(图D)。Oscillospira和Ruminococcus与烯丙胺、N-丙酰蛋氨酸、2-(but-3-enamido) acetic acid、(±)-2-methylthiazolidine和L-蛋氨酸呈正相关，而乳酸菌与这些代谢物呈负相关。此外，瘤胃球菌与氟西汀处理的雌性大鼠粪便中的初级和次级胆汁酸呈负相关，可能是由于乳酸菌减少而导致的。同时，本研究结果表明，厚壁菌门中的Clostridium、Coprococcus、Blautia和放线菌门中的Collinsella与corchorifatty acid F,4-pyridoxic acid、DG(22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)/18:3(9Z,12Z,15Z)/0:0)和austalide C呈正相关。

另外，4-吡啶酸被认为是一种必需的炎症反应标志物，在本研究的高剂量DBDPE暴露组中上调，低剂量DBDPE暴露组中下调。值得注意的是，双歧杆菌的相对丰度也与corchoroside B和3-(甲基硫)-1-丙烯呈正相关，而与agaritinal和二乙基磷酸呈负相关。一项针对乳糖不耐受和持续功能性胃肠道症状患者的交叉研究发现，双歧杆菌和乳杆菌属与乙酸呈正相关，而与苯酚呈负相关。此外，乳杆菌的丰度与粪便尿酸浓度呈负相关。因此，当前的粪便代谢物(如L-蛋氨酸和4-吡哆酸)参与了7条KEGG通路的调节。 因此，厚壁菌门中Clostridium和Lactobacillus的丰度与氨基酸及其衍生物有关，而DBDPE暴露组成年后代中氨基酸及其衍生物的丰度下降。肠道菌群与代谢产物之间的相互关系意味着肠道菌群的变化可能驱动粪便代谢过程，并为验证其机制提供了潜在途径。本研究还表明，肠道菌群的变化(包括双歧杆菌、梭菌、Muribaculum、Escherichia和Lactobacillus)可以调节粪便代谢物的代谢，肠道微生物群的相对丰度与代谢物之间的相关性证明了这一点。

结论

本文研究了围产期母体经口服途径暴露于DBDPE后雌性大鼠及其后代的粪便微生物组和非靶向代谢组。母鼠不同剂量(低剂量和高剂量)或持续时间(怀孕和/或哺乳期)的DBDPE暴露破坏了母鼠和后代大鼠肠道菌群物种的丰度和多样性。同时，由于肠道菌群的动态损伤，主要SCFAs的代谢受到干扰。代谢分析发现41种潜在的生物标志物和7条KEGG通路，参与半胱氨酸和蛋氨酸代谢以及赖氨酸降解的三种代谢物(谷胱甘肽、牛磺酸和左旋肉碱)减少。同时，厚壁菌门与代谢产物之间存在显著相关性。该研究结果首次证明，DBDPE治疗通过母体暴露在雌性及其后代大鼠中引起肠道细菌的结构紊乱和代谢功能障碍。虽然这些途径如何调节肠道菌群与代谢物之间的相互作用尚未得到验证，但仍有效阐明了DBDPE对生殖发育的影响，这可能为DBDPE暴露对健康的损害提供了重要的理论数据。

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