4-差向土霉素對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，抗生素一直被廣泛應(yīng)用于治療和防御動物或人類的各種感染性疾病。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)境中檢測到。本研究以O(shè)TC主要代謝產(chǎn)物4-EOTC為研究對象，通過對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)通過灌胃實驗研究了不同劑量4-EOTC對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）即可對大鼠肝臟產(chǎn)生病理作用，高劑量時作用顯著(p＜0.05)，同時肝臟和腎臟出現(xiàn)脂肪

3、變性、細胞點狀壞死、腎小球流出等病理現(xiàn)象，推測肝、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，停止給藥兩周后，大鼠尿液及血液中仍可檢測到其殘留，說明4-EOTC可在大鼠機體組織或器官中發(fā)生殘留和累積，可能會對機體正常生理代謝產(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尤其是雙歧桿菌科的相對含量，而厚壁菌門和擬桿菌門相對含量減少;主成分分析(PCA)及Cluster分析發(fā)現(xiàn)中劑量和高劑量4-EOTC處理組與對照組差異明顯，說明4-EOTC可明顯改變大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)。通過Q-PCR方法對大鼠腸道菌群中抗生素抗性基因及16S rRNA基因進行定

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的相對含量，這些基因在腸道菌群中可發(fā)生轉(zhuǎn)移擴散，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，對生物體健康產(chǎn)生潛在影響。
　　3)采用超高相液相色譜-四級桿-飛行時間質(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可對大鼠機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-檢驗等分析發(fā)現(xiàn)大鼠尿液中氨基乙酸、6-磷酸葡萄糖及牛磺酸等代謝產(chǎn)物含量變化顯著，說明4-EOTC可引起大鼠機體糖代謝功能的紊亂;賴氨酸、精氨酸等氨基酸代謝產(chǎn)物含量的顯著變化說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等長鏈、短鏈脂肪酸含量的改變