亞慢性低砷暴露對(duì)大鼠腸道及菌群的影響研究

左佩佩，王國(guó)澤，魏紹峰，羅鵬,*

1. 貴州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與健康學(xué)院，環(huán)境污染與疾病監(jiān)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025 2. 貴州省食品營(yíng)養(yǎng)與健康工程研究中心，貴陽(yáng) 550025

砷（arsenic, As），是一種地殼中常見(jiàn)具有金屬和非金屬化學(xué)特征的類金屬元素，以多種有機(jī)和無(wú)機(jī)形式存在于自然界中[1]。在我國(guó)砷中毒具有類型多、發(fā)生省份多的特點(diǎn)，其中貴州、內(nèi)蒙古、吉林、山西和青海等省份（自治區(qū)）均有過(guò)砷中毒報(bào)告[2]。近年來(lái)，砷中毒的情況得到明顯改善，但部分地區(qū)居民依舊長(zhǎng)期接觸低水平砷所污染的飲用水和食物。大量研究表明，長(zhǎng)期低中濃度（10～100 μg·L-1）砷暴露與多種不良健康結(jié)果有關(guān)，包括心血管和神經(jīng)系統(tǒng)疾病、癌癥、自身免疫性疾病等[3-4]。在人體內(nèi)，影響砷生物轉(zhuǎn)化和毒性效應(yīng)的因素很多，包括性別、宿主遺傳、營(yíng)養(yǎng)狀況、飲食和生活方式等[5]。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)腸道微生物和砷之間的相互作用也可成為了解砷毒性的一個(gè)重要因素。

腸道微生態(tài)由腸道菌群及腸道內(nèi)環(huán)境構(gòu)成，參與多項(xiàng)人體正常的生理代謝活動(dòng)并維持腸道內(nèi)外穩(wěn)態(tài)平衡。腸道菌群數(shù)量巨大、種類極其豐富[6]；同時(shí)，與許多疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，如糖尿病、肥胖、脂肪肝和炎癥性腸病等[7-9]。有研究發(fā)現(xiàn)砷通過(guò)細(xì)胞膜離子通道被腸道菌群吸收，腸道微生物群的存在可以顯著影響砷在體內(nèi)的代謝和吸收[10]，Gokulan等[11]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)砷向有毒無(wú)機(jī)砷的重要轉(zhuǎn)化是由腸道菌群所調(diào)節(jié)，而Chi等[12]發(fā)現(xiàn)砷也可改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)和代謝功能，特別是丙酮酸發(fā)酵、短鏈脂肪酸合成，進(jìn)而改變腸道內(nèi)多種重要的細(xì)菌功能途徑[13]。因此，腸道菌群和砷暴露之間的關(guān)系密不可分。機(jī)體長(zhǎng)期接觸受砷污染的飲用水和食品[14]，生活在低砷環(huán)境中會(huì)嚴(yán)重影響人體的健康，然而低砷水平與腸道菌群之間關(guān)系的相關(guān)研究較少。本文通過(guò)構(gòu)建亞慢性低劑量砷暴露SD大鼠模型，探究低劑量砷暴露對(duì)腸道及菌群的影響，以期為低砷污染造成的人體危害發(fā)現(xiàn)特定的菌群標(biāo)志物，為砷中毒的防治提供新的視角。

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 試劑與儀器

亞砷酸鈉（Sigma公司，美國(guó)，序列號(hào)C1386-50G，純度98.9%）；顯色基質(zhì)鱟試劑盒（廈門鰲試劑生物科技股份有限公司，中國(guó)）；AxyPrep DNA Gel Extraction Kit （Axygen Biosciences，美國(guó)）；硼氫化鉀和鹽酸為優(yōu)級(jí)純，其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

ZT-12P2組織脫水機(jī)（上海華巖儀器設(shè)備有限公司，中國(guó)）；μQuant Max200超級(jí)酶標(biāo)儀（Bio-Tek公司，美國(guó)）；LEICA RM2135旋轉(zhuǎn)式超薄切片機(jī)（徠卡公司，德國(guó)）；HI1220徠卡烘片機(jī)（徠卡公司，德國(guó)）；AF-630A原子熒光光譜儀（北京瑞利分析儀器有限公司，中國(guó)）。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

從貴州醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心購(gòu)買18只SPF級(jí)SD雄鼠（許可號(hào)SCXK（Liao）2020-0001），體質(zhì)量約（160±20） g，于SPF級(jí)動(dòng)物房，籠子飼養(yǎng)，自由攝食和飲水，人工照明，光照明暗交替12 h·d-1。實(shí)驗(yàn)前飼養(yǎng)7 d以適應(yīng)環(huán)境。正常給予常規(guī)飼料及純凈水。本研究方案均嚴(yán)格按照動(dòng)物倫理程序和規(guī)范處理（動(dòng)物倫理審批號(hào)1800828）。將18只SD大鼠按照體質(zhì)量隨機(jī)分為3組，每組6只，分為NC組（正常飼料對(duì)照組）、AS1組（砷組）、AS2組（砷組）。NC組給予去離子水灌胃，AS1組給予亞砷酸鈉1 mg·kg-1灌胃，持續(xù)染毒12周，AS2組給與亞砷酸鈉1 mg·kg-1灌胃，持續(xù)染毒16周，一周6 d，每天一次，灌胃量20 mL·kg-1。

1.3 盲腸內(nèi)容物高通量測(cè)序分析

盲腸內(nèi)容物中菌群分析采用高通量測(cè)序儀Illumina Miseq對(duì)16SrRNA基因進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)AxyPrep DNA Gel Extraction Kit （Axygen Biosciences，美國(guó)）說(shuō)明書進(jìn)行微生物群落總DNA抽提，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA的提取質(zhì)量，使用NanoDrop2000測(cè)定DNA濃度和純度；使用338F（5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’）和806R（5’-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3’）對(duì)16SrRNA基因V3～V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增程序如下：95 ℃預(yù)變性3 min，27個(gè)循環(huán)（95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s），然后72 ℃穩(wěn)定延伸10 min，最后在4 ℃進(jìn)行保存（ABI GeneAmp?9700型PCR儀）。PCR反應(yīng)體系為：5×TransStart FastPfu緩沖液4 μL，dNTPs （2.5 mmol·L-1） 2 μL，上游引物（5 μmol·L-1） 0.8 μL，下游引物（5 μmol·L-1） 0.8 μL，TransStart FastPfu DNA聚合酶0.4 μL，模板DNA 10 ng，ddH2O補(bǔ)足至20 μL。采用Illumina公司的Miseq PE300平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序。

1.4 結(jié)腸組織病理學(xué)分析

取結(jié)腸用于組織病理學(xué)分析。取結(jié)腸遠(yuǎn)端1 cm處，取材后用10%中性福爾馬林固定，經(jīng)75%、80%、95%和100%乙醇脫水透明，石蠟包埋，按照標(biāo)準(zhǔn)程序切厚度為4 μm薄片，進(jìn)行HE染色，使用徠卡顯微鏡Aperio versa 8拍攝圖像。

1.5 結(jié)腸組織砷含量的測(cè)定

分別取各組大鼠結(jié)腸組織0.10～0.12 g，加入適量硝酸，利用高溫高壓消解罐充分消化后，定容，待測(cè)。采用非完全消化-火焰原子吸收光譜法（FAAS）測(cè)定組織中砷元素含量。

1.6 細(xì)菌移位和內(nèi)毒素的檢測(cè)

在嚴(yán)格無(wú)菌條件下取腸系膜淋巴結(jié)（MLN）組織于無(wú)菌EP管中，稱量后按1∶9 （g∶mL）比例加入無(wú)菌PBS。用滅菌勻漿器研磨，取200 μL涂勻于麥康凱培養(yǎng)液平皿，37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中孵育24 h，觀察細(xì)菌生長(zhǎng)情況。采用顯色基質(zhì)鱟試劑盒檢測(cè)肝門靜脈內(nèi)毒素（LPS）水平，嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以Mean±SME表示，多樣本均數(shù)比較，方差齊時(shí)采用one-way ANOVA分析，方差不齊時(shí)采用welch檢驗(yàn)分析；進(jìn)一步兩兩比較采用LSD法，若方差不齊時(shí)采用Dunnett-t檢驗(yàn)法，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，采用Graphpad prism 8.0軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果（Results）

2.1 一般情況和體質(zhì)量

NC組大鼠發(fā)育正常，精神良好，毛發(fā)有光澤，無(wú)脫毛現(xiàn)象；模型組大鼠生長(zhǎng)良好，毛發(fā)色澤較暗淡，個(gè)別大鼠有脫毛，稀便的狀況，精神一般，行走正常，活動(dòng)量減少。飼喂相同的時(shí)間，與對(duì)照組相比，模型組體質(zhì)量變化不大（圖1）。

圖1 大鼠體質(zhì)量變化注：NC表示正常組；AS1表示砷組（12周）；AS2表示砷組（16周）。Fig. 1 Changes in body weight of ratsNote: NC represents control group; AS1 represents arsenic group （12 weeks）; AS2 represents arsenic group （16 weeks）.

2.2 低砷對(duì)大鼠結(jié)腸的影響

結(jié)腸組織病理切片結(jié)果顯示，NC組大鼠的結(jié)腸結(jié)構(gòu)完整，腸絨毛排列緊密，無(wú)缺損，無(wú)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)；AS1組可見(jiàn)腸絨毛排列稀疏，空隙較大，部分出現(xiàn)斷裂；AS2組明顯可見(jiàn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，腸絨毛間隙大，杯狀細(xì)胞減少，如圖2所示。從結(jié)腸的長(zhǎng)度結(jié)果可知，與NC組相比，AS1組和AS2組的長(zhǎng)度縮短，隨著低砷暴露的時(shí)間增加，結(jié)腸的長(zhǎng)度逐漸變短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），如圖3（a）～（d）所示。與NC組相比，AS1組和AS2組的砷含量隨暴露時(shí)間增加，組織中砷含量逐漸增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），如圖3（e）所示。

2.3 低砷對(duì)細(xì)菌移位的影響

如圖4（a）～（c）所示，NC組未出現(xiàn)革蘭氏陰性菌細(xì)菌菌落，在AS1組可看出有少數(shù)的革蘭氏陰性菌移位到腸系膜淋巴結(jié)，與AS1組相比，AS2組革蘭氏陰性菌數(shù)量增加。檢測(cè)肝門靜脈中的LPS含量，與正常組相比，隨砷暴露時(shí)間增加，LPS含量顯著增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），如圖4（d）所示。

圖2 大鼠結(jié)腸HE染色（×100）注：（a） 對(duì)照組；（b） AS1組；（c） AS2組。Fig. 2 HE staining of rat colon （×100）Note: （a） The control group; （b） The AS1 group; （c） The AS2 group.

圖3 大鼠結(jié)腸長(zhǎng)度及腸砷含量的變化注：（a） AS2組，（b） AS1組，（c） 對(duì)照組，（d） 結(jié)腸長(zhǎng)度，（e） 腸砷含量；*表示與對(duì)照組相比P<0.05。Fig. 3 Changes of colon length and the arsenic content of colon tissue in ratsNote: （a） The AS2 group, （b） The AS1 group, （c） The control group, （d） The length of colon, （e） Arsenic contents of colon; *represents P<0.05 vs. control group.

圖4 細(xì)菌移位及內(nèi)毒素的水平注：（a） 對(duì)照組，（b） AS1組，（c） AS2組，（d） 內(nèi)毒素（LPS）含量；*表示與對(duì)照組相比P<0.05。Fig. 4 Bacterial translocation and endotoxin contentsNote: （a） The control group, （b） The AS1 group, （c） The AS2 group, （d） lipopolysaccharide （LPS） contents; *represents P<0.05 vs. control group.

2.4 低砷對(duì)大鼠腸道菌群多樣性的影響

通常用Chao指數(shù)和ACE指數(shù)來(lái)體現(xiàn)群落豐富度，用Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)來(lái)體現(xiàn)群落均勻度。Chao或ACE越大，表明群落的豐富度越高；Simpson指數(shù)值越大，群落多樣性越低，Shannon值越大，群落多樣性越高。如圖5（a）和（b）所示，結(jié)合4個(gè)指數(shù)結(jié)果可知，砷組的群落多樣性比NC組高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。從每組樣本中隨機(jī)抽樣測(cè)定單個(gè)樣品序列數(shù)，繪制稀釋性曲線，預(yù)測(cè)當(dāng)前樣本的物種多樣性水平，隨著抽樣測(cè)序數(shù)加大，橫軸樣本序列數(shù)2.2萬(wàn)之后，曲線斜率越來(lái)越小，趨于與橫軸平行，即每組樣本獲得了足夠的測(cè)序數(shù)據(jù)的支持，如圖5（e）所示。對(duì)各組腸道菌群差異性分析采取了主坐標(biāo)分析法（PCoA）和偏最小二乘法判別分析（PLS-DA），在正常組和AS1組之間顯示出明顯的聚類趨勢(shì)，表明微生物組成存在很大差異。隨著砷暴露時(shí)間增加，盡管存在個(gè)體差異，大鼠AS2中的微生物群也發(fā)生明顯分離，如圖6所示。

圖5 大鼠腸道菌群多樣性指數(shù)分析注：（a） Shannon指數(shù)；（b） Simpson指數(shù)；（c） Chao指數(shù)；（d） Ace指數(shù)；（e） 稀釋性曲線。Fig. 5 Analysis of the diversity index of intestinal microflora in ratsNote: （a） Shannon index; （b） Simpson index; （c） Chao index; （d） Ace index; （e） Rarefaction curve.

圖6 大鼠腸道菌群PCoA和PLS-DA分析注：（a） PCoA分析；（b） PLS-DA分析。Fig. 6 Analysis of the PCoA and PLS-DA of intestinal microflora in ratsNote: （a） Analysis of the PCoA; （b） Analysis of the PLS-DA.

2.5 低砷對(duì)大鼠腸道菌群門水平組成的影響

所有樣品均包含厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidota）、Patescibacteria、放線菌門（Actinobacteriota），其中Firmicutes在各組腸道菌群含量最高，由圖7（a）可知，3組中厚壁菌門的豐度逐漸減少，且具有時(shí)間依賴性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），AS1組與AS2組分別占90.31%和86.97%，低于NC組的96.65%；擬桿菌門的豐度隨砷暴露時(shí)間增加，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；放線菌門在AS1組最高，占比2.13%，隨著砷暴露的時(shí)間增加，豐度減少，占比0.50%，如圖7（b）～（d）所示。

2.6 低砷對(duì)大鼠腸道菌群屬水平組成的影響

大鼠腸道菌群主要由梭菌屬（Clostridia）、Romboustia、脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）、丹毒絲菌（Erysipelotrichaceae）和Roseburia等組成。其中Roseburia、Anaerovoracaceae和Blautia的豐度隨砷暴露的時(shí)間增加而顯著下降（P<0.05）；在AS1組中雙歧桿菌（Bifidobacterium）、Romboutsia的豐度有升高的趨勢(shì)，但砷暴露時(shí)間增加，其豐度顯著降低（P<0.05）；與NC組相比較，Erysipelotrichaceae、Quinella、Muribaculaceae、Desulfovibrio、Faecalibaculum、Clostridium_sensu_stricto_1和Lachnoclostridium的豐度有升高的趨勢(shì)，隨著砷暴露時(shí)間的增加，AS2組中Erysipelotrichaceae、Quinella和Faecalibaculum的豐度顯著增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），如圖8所示。各組大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)存在差異，均有表達(dá)具有明顯差異的菌群。LEfSe采用線性判別分析（LDA）來(lái)估算每個(gè)組分豐度對(duì)差異效果影響的大小。因此，本研究以LDA>3為篩選標(biāo)準(zhǔn)，其中，對(duì)照組有16個(gè)差異明顯的菌群，主要以Firmictes、Lachnospirales為主；AS1組有15個(gè)表達(dá)具有明顯差異的菌群，包括Actinobacteria、Bifidobacterium和Faecalibaculum等菌群；AS2組有差異的菌群10個(gè)，包括Quinella、Selenomonadaceae和Erysipelotrichaceae等，如圖9所示。

圖7 大鼠腸道菌群在門水平的組成注：（a） 各組菌群門水平的組成；（b） 對(duì)照組菌群的占比；（c） AS1組菌群的占比；（d） AS2組菌群的占比。Fig. 7 Composition of the rat gut microbiota at the phylum levelNote: （a） The composition of the microbiota in each group at the phylum level; （b） The proportion of the microbiota in the control group; （c） The proportion of the microbiota in the AS1 group; （d） The proportion of the microbiota in the AS2 group.

圖8 大鼠腸道菌群在屬水平的組成注：（a） Romboustia和Roseburia菌的豐度，（b） Bifidobacteriu和Anaerovoracaceae菌的豐度，（c） Clostridium _sensu _stricto _1和Lachnoclostridium菌的豐度，（d） Muribaculaceae和Blautia菌的豐度，（e） Quinella和Faecalibaculum菌的豐度，（f） Erysipelotrichaceae和Desulfovibrio菌的豐度；*表示與對(duì)照組相比P<0.05，**表示與對(duì)照組相比P<0.01。Fig. 8 Composition of the rat gut microbiota at the genus levelNote: （a） Abundance of Romboustia and Roseburia, （b） Abundance of Bifidobacteriu and Anaerovoracaceae, （c） Abundance ofClostridium_sensu_stricto_1 and Lachnoclostridium, （d） Abundance of Muribaculaceae and Blautia, （e） Abundance of Quinella and Faecalibaculum, （f） Abundance of Erysipelotrichaceae and Desulfovibrio; *represents P<0.05 vs. control group, **represents P<0.01 vs. control group.

3 討論（Discussion）

由于人類接觸低水平砷污染的飲用水和食物，長(zhǎng)期暴露在低砷環(huán)境中，從而引發(fā)疾病，同時(shí)關(guān)于腸道菌群的大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)菌群與許多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，因此，本研究采用亞慢性低劑量濃度亞砷酸鈉染毒健康SD大鼠12周、16周，發(fā)現(xiàn)砷組的腸絨毛排列紊亂，間隙大，隨著砷暴露時(shí)間的增加，有炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)，并且結(jié)腸的長(zhǎng)度顯著縮短，結(jié)腸自身吸收的砷含量逐漸升高，這與腸炎的癥狀和體征相類似[15]，提示低砷暴露隨著時(shí)間的增加，導(dǎo)致結(jié)腸病理結(jié)構(gòu)的改變，并伴有炎性反應(yīng)的發(fā)生，這與孫宇婷等[16]的研究結(jié)果一致。然而，腸道經(jīng)常暴露于酸、蛋白水解酶、飲食中的內(nèi)源性化合物和微生物中，由于自身的防御和修復(fù)機(jī)制，仍保持強(qiáng)大的生理代謝功能[17]，但當(dāng)腸道定植抗力被破壞，或者腸道屏障被削弱時(shí)，發(fā)生細(xì)菌移位（腸道內(nèi)活的細(xì)菌穿過(guò)腸道黏膜層進(jìn)入固有層，侵入腸道以外的部位），可使有害微生物及其代謝產(chǎn)物從腸道進(jìn)入血液，進(jìn)而加重炎癥和組織損傷[18]。腸系膜淋巴結(jié)是發(fā)生細(xì)菌移位最近的器官，因此，將腸系膜的淋巴結(jié)進(jìn)行革蘭氏陰性細(xì)菌培養(yǎng)，提示有細(xì)菌移位的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)檢測(cè)肝門靜脈中內(nèi)毒素的含量，隨著砷暴露的時(shí)間增加，內(nèi)毒素的含量顯著增加，提示低砷暴露會(huì)導(dǎo)致腸道屏障削弱，加重結(jié)腸組織的損傷，發(fā)生腸漏現(xiàn)象。

內(nèi)毒素本質(zhì)是一種脂多糖，主要存在于革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁中，革蘭氏陰性菌裂解后，其通過(guò)細(xì)胞壁成分來(lái)發(fā)揮對(duì)宿主致病作用[19]，在Mosca等[20]的研究中，發(fā)現(xiàn)某些基因敲除或基因缺陷的小鼠在無(wú)菌環(huán)境中處于健康狀態(tài)，然而，當(dāng)腸道菌群灌腸后發(fā)生腸道炎性反應(yīng)。因此，腸道炎性反應(yīng)與菌群失調(diào)有著密切的關(guān)系。本研究中低砷暴露大鼠12周、16周，腸道菌群的整體物種多樣性無(wú)顯著性差異，提示大鼠微生物群落可能對(duì)低濃度砷暴露不敏感，與Dheer等[21]的研究結(jié)果相同。根據(jù)PCoA和PLS-DA分析結(jié)果可知，砷暴露組和對(duì)照組之間有明顯的聚類趨勢(shì)，3組之間的菌群構(gòu)成有顯著差異，提示低砷暴露對(duì)大鼠的腸道菌群的構(gòu)成是有影響的。從門水平上看，厚壁菌門是人體腸道微生態(tài)的優(yōu)勢(shì)菌門，是產(chǎn)生短鏈脂肪酸的能源生產(chǎn)原料。研究發(fā)現(xiàn)砷暴露組厚壁菌門的豐度均顯著下降，而Potera[22]給小鼠喂含砷飲用水也導(dǎo)致厚壁菌門顯著性減少。本研究還發(fā)現(xiàn)擬桿菌門的豐度與正常組相比逐漸升高，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)閿M桿菌門中存在耐砷性菌群，當(dāng)砷暴露時(shí)促使該類菌群豐度增加，相對(duì)厚壁菌門適應(yīng)性抗砷能力提高，導(dǎo)致擬桿菌門數(shù)量增加。然而在Man等[23]的研究中發(fā)現(xiàn)擬桿菌門數(shù)量的增加，與革蘭氏陰性細(xì)菌的LPS合成途徑密切相關(guān)。

圖9 LEfSe多級(jí)物種差異判別分析和LDA評(píng)分注：（a） LEfSe多級(jí)物種差異判別分析；（b） LDA評(píng)分。Fig. 9 Lefse multilevel species difference discriminant analysis and LDA scoreNote: （a） Analysis of Lefse multilevel species difference discriminant; （b） LDA score.

丹毒絲菌（Erysipelotrichaceae）屬于厚壁菌門，研究發(fā)現(xiàn)該菌群在疾病活動(dòng)期的人體內(nèi)呈上升的趨勢(shì)，并且與促炎因子TNF-α呈正相關(guān)[24]，Zagato等[25]的研究已證明Faecalibaculum菌能夠促進(jìn)腸道疾病的發(fā)生，在本研究中砷暴露組中的丹毒絲菌和Faecalibaculum菌豐度顯著增加，呈時(shí)間依賴性。Wu等[26]構(gòu)建的小鼠結(jié)腸炎模型中，脫硫弧菌（Desulfovibrio）的豐度增加，促進(jìn)結(jié)腸炎癥因子分泌增加，而在本實(shí)驗(yàn)中砷暴露后脫硫弧菌屬的豐度顯著升高，與文獻(xiàn)結(jié)果一致。在疾病活動(dòng)期，炎癥性腸病患者的主要標(biāo)志物Clostridium多樣性降低，并且Quinella菌和梭菌屬的關(guān)系密切[27]，本研究結(jié)果顯示，條件致病菌Clostridium_sensu_stricto_1、Lachnoclostridium和Quinella菌的豐度隨砷暴露時(shí)間呈上升的趨勢(shì)，結(jié)合LDA評(píng)分發(fā)現(xiàn)在砷暴露組中Faecalibaculum、Erysipelotrichaceae和Quinella菌的表達(dá)有明顯的差異，提示腸道損傷及炎性反應(yīng)的發(fā)生，可能和該類菌群有密切關(guān)系，其數(shù)量的增加促進(jìn)了促炎因子的分泌水平。Roseburia、Anaerovoracaceae和Blautia等菌群均被認(rèn)為是有益于腸道健康的菌群，能促進(jìn)丁酸、乙酸等短鏈脂肪酸的產(chǎn)生[28]，本研究發(fā)現(xiàn)砷暴露后該類菌群的豐度逐漸下降，隨著暴露時(shí)間的增加，下降越明顯。然而雙歧桿菌是眾所周知的有益菌，有趣的是，在本研究中AS1組雙歧桿菌的豐度顯著升高，隨著暴露時(shí)間的增加，其豐度隨之降低，提示雙歧桿菌可能是耐砷性菌群，受到砷刺激后，數(shù)量大幅度增加，產(chǎn)生了調(diào)節(jié)砷毒性作用的代謝物來(lái)維護(hù)菌群的穩(wěn)態(tài)，隨著砷暴露時(shí)間的增加，腸道中砷含量增多，超出自我調(diào)節(jié)范圍，病原菌豐度增加，雙歧桿菌的豐度也隨之降低，但雙歧桿菌是否具有耐砷性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，本文通過(guò)低砷暴露模型初步探討了亞慢性砷暴露對(duì)大鼠腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)低砷可以擾亂腸道菌群的原有結(jié)構(gòu)，使保護(hù)性菌群的豐度如Roseburia、Anaerovoracaceae和Blautia減少，增加Faecalibaculum、Erysipelotrichaceae和Quinella等條件致病菌的豐度，呈現(xiàn)時(shí)間依賴性增高，加劇腸道損傷，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的易發(fā)。然而在低砷暴露時(shí)間不長(zhǎng)的情況下，腸道中可能含有耐砷性菌群，可以調(diào)節(jié)砷毒性來(lái)抵消輕微的炎癥反應(yīng)。