目的:砷是一种致癌性环境污染物。世界上存在地下水砷污染的国家或地区超过70个,预计有0.94～2.2亿人受到高浓度地下水砷暴露,其中约94%在亚洲。长期暴露于砷会对机体产生多种健康影响。发育期具有高度可塑性,越来越多的证据表明,生命早期（子宫内和产后）砷暴露会增加后代患非酒精性脂肪肝、糖尿病和癌症等成人疾病的风险。以往研究发现发育期砷暴露叠加高脂饮食可加重雄性小鼠非酒精性脂肪肝的发生,但成年期砷暴露叠加高脂饮食并不能加重脂肪肝。表明发育期暴露对子代肝脏脂质代谢具有重要意义,但其致病机制尚不清楚。肠道菌群作为最先受到经口砷暴露的“器官”,研究表明成年期砷暴露可以改变肠道菌群。肠道菌群紊乱会增加病原体相关分子模式如脂多糖的水平,从而导致机体的炎症。炎症水平增加是导致非酒精性脂肪肝甚至肝癌的主要因素。因此肠道菌群紊乱可能在发育期砷暴露导致非酒精性脂肪肝的发生中起到关键作用。但尚不清楚发育期砷暴露是否会改变肠道菌群的组成,从而增加非酒精性脂肪肝的易感性。本研究首次采用建立发育期饮水型砷暴露联合终身砷暴露小鼠模型探索发育期砷暴露对肠道菌群的影响及其潜在生物学意义,为深入了解发育期砷暴露引起疾病的机制提供了新的线索。研究方法:以野生型C57BL/6J小鼠为研究对象,建立发育期联合终身饮水型砷暴露模型。亲代雄性和雌性小鼠（8周龄）适应性喂养一周后,按体重随机分为三组:Control组、0.5 ppm和5 ppm组。对照组小鼠提供蒸馏水。砷暴露组雄性和雌性小鼠从配对前5周（一个生精周期）至子代小鼠断奶（4周龄）期间,都饮用含有0.5 ppm或5 ppm的砷水（亚砷酸钠:砷酸钠=1:1）。雄性仔鼠经过宫内至出生后4周的母乳砷暴露后,继续给予终身砷暴露至85周龄。收集85子代小鼠肝脏组织,检测脂质蓄积和脂肪酸相关基因表达。收集发育期砷暴露4周龄（断乳）子代小鼠肝脏组织和血浆,分别进行肝脏脂肪酸相关基因表达和血浆代谢组学检测;无菌收集粪便用于微生物组学检测;收集结肠组织用于评价肠道损伤。结果:1、发育期联合终身砷暴露导致非酒精性脂肪肝:小鼠体重和肝脏脏器系数无明显变化,即时血糖和禁食血糖水平升高;体成分显示体脂率减少,瘦体率增加;肝脏HE染色出现脂滴、肝细胞气泡样变性、门静脉和小叶区域炎性浸润加重;油红O染色显示肝脏脂滴变大变多;肝脏甘油三酯含量升高。2、发育期砷暴露导致4周小鼠肝脏脂质代谢紊乱:小鼠体重、肝脏脏器系数、即时血糖和禁食血糖无显著变化;肝脏HE染色结果无明显病理改变,甘油三酯含量无明显变化;m RNA结果显示脂肪酸转运相关基因Pparγ、Cd36和Fabp5表达水平升高,脂肪酸合成相关基因Srebp1和Fasn表达水平降低,脂肪酸氧化降解相关基因Acox1和Pparα表达水平升高。3、肠道菌群16S r DNA测序结果:Alpha多样性结果表明发育期5 ppm砷暴露显著改变小鼠肠道菌群多样性和丰富度。Beta多样性分析结果表明,0.5 ppm组和对照组间的肠道菌群构成无显著差异,5 ppm组和对照组肠道菌群结构差异明显。LEf Se分析结果表明发育期暴露可以显著改变肠道菌属如阿克曼菌属和衣原体属。4、结肠组织功能:HE染色结果显示发育砷暴露会导致肠黏膜损伤和炎症细胞浸润增多;m RNA结果显示发育期砷暴露小鼠结肠中促炎因子表达水平显著增加,肠道屏障紧密连接蛋白表达水平下降。5、血浆非靶向代谢组学检测结果:发育期砷暴露后血浆代谢轮廓发生改变。PLS-DA分析显示对照组和0.5 ppm组,5 ppm组代谢物显著不同;火山图显示0.5 ppm组和对照组共有176个差异代谢物,5 ppm组和对照组共有157个差异代谢物。与对照组相比,0.5 ppm组上调差异代谢物主要是有机酸及衍生物和核苷、核苷酸和类似物,影响主要代谢通路是丙酸代谢、烟酸盐和烟酰胺代谢途径;下调的代谢物主要是脂质和类脂质分子,影响主要代谢途径是甘油磷脂代谢。与对照组相比,5 ppm组上调差异代谢物主要是有机杂环化合物和苯丙烷和聚酮化合物,影响主要代谢通路是嘌呤代谢和异黄酮代谢途径;下调的代谢物主要是脂质和类脂质分子,影响主要代谢途径是甘油磷脂代谢。6、肠道菌群和血浆代谢物关联分析:发育期砷暴露后相对丰度显著增加的阿克曼菌与下调的主要代谢物脂质和类脂质分子呈显著负相关,和上调的各类代谢物呈显著正相关。在5 ppm组,发育期砷暴露后相对丰度下调的Murbaculaceae＿unclassed和代谢物的相关性与阿克曼菌相背。结论:1、发育期砷暴露导致小鼠肝脏脂质代谢紊乱,发育期联合终身砷暴露小鼠出现非酒精性脂肪肝。2、发育期砷暴露导致肠道菌群紊乱,阿克曼菌的相对丰度发生显著改变,可以成为后续研究的重点菌群。这些变化伴随着肠道损伤,以及肠道渗透性和炎症的增加。3、发育期砷暴露导致血浆中脂质和类脂质分子含量下降,参与甘油磷脂代谢的途径受到明显抑制。显著升高的阿克曼菌相对丰度和脂质和类脂质分子含量呈显著负相关。