4-差向土霉素對(duì)大鼠的毒性及其腸道菌群與代謝組學(xué)影響的研究.pdf

1、自上世紀(jì)五十年代以來(lái)，抗生素一直被廣泛應(yīng)用于治療和防御動(dòng)物或人類(lèi)的各種感染性疾病。但隨著抗生素用量不斷增加，抗生素濫用已引起全球性環(huán)境及健康問(wèn)題。盡管抗生素作為一種新興污染物已被廣泛關(guān)注，但抗生素代謝產(chǎn)物的安全性及毒理效應(yīng)卻很少有系統(tǒng)研究。土霉素(OTC)作為使用量最大的抗生素之一，其母體化合物及其主要代謝產(chǎn)物4-差向土霉素(4-EOTC)都經(jīng)常在環(huán)境中檢測(cè)到。本研究以O(shè)TC主要代謝產(chǎn)物4-EOTC為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)Wistar大鼠連續(xù)

2、灌胃不同劑量的4-EOTC(0.5、5.0和50mg/kg bw)15d，系統(tǒng)研究其對(duì)大鼠的毒性、腸道菌群及代謝組學(xué)的影響，主要結(jié)果如下：
　　1)通過(guò)灌胃實(shí)驗(yàn)研究了不同劑量4-EOTC對(duì)大鼠毒性影響及其在大鼠血液及尿液中的殘留規(guī)律。結(jié)合血液學(xué)、血清生化及組織病理學(xué)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)4-EOTC可以影響大鼠正常的肝血清功能，低劑量（0.5mg/kg bw）即可對(duì)大鼠肝臟產(chǎn)生病理作用，高劑量時(shí)作用顯著(p＜0.05)，同時(shí)肝臟和腎臟出現(xiàn)脂肪

3、變性、細(xì)胞點(diǎn)狀壞死、腎小球流出等病理現(xiàn)象，推測(cè)肝、腎是4-EOTC發(fā)揮毒性作用的靶器官。另外，利用高效液相色譜-質(zhì)譜(HPLC-MS)方法分析4-EOTC在給藥期間及給藥后兩周內(nèi)在大鼠血液和尿液中的殘留及變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在給藥期間其殘留量呈累積增加趨勢(shì)，停止給藥兩周后，大鼠尿液及血液中仍可檢測(cè)到其殘留，說(shuō)明4-EOTC可在大鼠機(jī)體組織或器官中發(fā)生殘留和累積，可能會(huì)對(duì)機(jī)體正常生理代謝產(chǎn)生潛在而持久的不良影響，并嚴(yán)重威脅生物體的健康。

4、　　2)采用Illumina高通量測(cè)序并結(jié)合多元變量分析研究4-EOTC灌胃后大鼠腸道菌群變化規(guī)律。4-EOTC灌胃可改變腸道菌群組成，如增加大鼠腸道菌群中放線菌門(mén)尤其是雙歧桿菌科的相對(duì)含量，而厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)相對(duì)含量減少;主成分分析(PCA)及Cluster分析發(fā)現(xiàn)中劑量和高劑量4-EOTC處理組與對(duì)照組差異明顯，說(shuō)明4-EOTC可明顯改變大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)。通過(guò)Q-PCR方法對(duì)大鼠腸道菌群中抗生素抗性基因及16S rRNA基因進(jìn)行定

5、量，發(fā)現(xiàn)中劑量及高劑量4-EOTC可以明顯提高抗生素抗性基因tetQ、tetO的相對(duì)含量，這些基因在腸道菌群中可發(fā)生轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，引起腸道菌群中抗生素抗性菌比例增加，導(dǎo)致微生物耐藥性增加，對(duì)生物體健康產(chǎn)生潛在影響。
　　3)采用超高相液相色譜-四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF/MS)方法分析了不同劑量4-EOTC處理15d后大鼠血液和尿液代謝組學(xué)的變化。PLS-DA結(jié)果表明，連續(xù)攝入4-EOTC可對(duì)大鼠機(jī)體的正常代謝功能產(chǎn)生

6、影響，處理組尤其是高劑量組和中劑量組與對(duì)照組大鼠血液及尿液樣品的分布規(guī)律有明顯差異;另外，結(jié)合VIP值、t-檢驗(yàn)等分析發(fā)現(xiàn)大鼠尿液中氨基乙酸、6-磷酸葡萄糖及?；撬岬却x產(chǎn)物含量變化顯著，說(shuō)明4-EOTC可引起大鼠機(jī)體糖代謝功能的紊亂;賴(lài)氨酸、精氨酸等氨基酸代謝產(chǎn)物含量的顯著變化說(shuō)明大鼠氨基酸代謝也受到4-EOTC的影響;另外，4-EOTC處理后大鼠體內(nèi)脂肪酸代謝也發(fā)現(xiàn)顯著變化，包括LysoPCs、DG、PG等長(zhǎng)鏈、短鏈脂肪酸含量的改變