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近年来,关于环境重金属污染物对野生动物和人类健康的危害越来越受到人们的关注。镉作为一种环境污染物能够引起生物各种毒理效应,然而其对哺乳动物肠道菌群及能量代谢的影响研究相对较少。本研究旨在探讨重金属镉暴露对小鼠造成的氧化损伤、肠道菌群紊乱及糖脂代谢异常的机制。首先,为了研究镉暴露对小鼠造成的氧化损伤和内质网应激,分别用浓度为0.5和2 mg/kg镉暴露6周龄ICR雄性小鼠36天。结果显示镉暴露后肝脏中镉的残留量呈剂量依赖性上升,在镉高浓度处理组(2 mg/kg)的小鼠肝脏中镉的残留达到2.43?g/g肝脏重量。此外2 mg/kg镉暴露后显著性降低小鼠体重和肝脏重量,而肝脏中活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)的水平显著上升,过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽氧化酶(GPX)的活力显著性升高。与此同时,镉暴露也促使氧化和内质网应激相关基因如Cat,Gpx,Ho-1,Grp78,Atf6,Chop表达量的升高,并且这些基因的表达量均呈剂量依赖效应。同时在肝脏中细胞色素酶c的水平在镉处理后显著升高,而caspase 9和caspase 3在转录水平和酶活力方面均有显著上升,这些结果说明了相对较长时间镉的暴露通过氧化和内质网应激介导肝脏细胞的凋亡。其次,我们研究了低剂量长期镉暴露后对小鼠能量代谢和肠道菌群的影响,分别用1,3和10mg/L镉饮水口服暴露小鼠10周。研究结果显示小鼠经过10 mg/L镉饮水暴露10周后,肝脏中的甘油三酯(TG),血清中的游离脂肪酸(FFA)和TG水平均显著性增加。肝脏中FFA从头合成、转运及TG合成相关的一些关键基因在镉暴露组中的表达量均显著性的升高,这些基因表达量的改变可以解释镉暴露后在分子水平上引起肝脏毒性的可能机制。进一步分析发现在肠道菌群门的水平上,粪便中的厚壁菌门(Firmicutes)和?-变形菌门(γ-proteobacteria)在镉暴露4周后显著性下降,而在盲肠内容物中厚壁菌门在镉暴露10周后显著性下降。此外,16S rRNA基因测序结果进一步说明了在科和属的水平上,镉暴露后显著扰乱了肠道菌群中的结构和丰富度。肠道菌群结构的改变可能引起血清中脂多糖(LPS)的升高,进而诱发肝脏炎症,这可能间接地导致小鼠能量代谢的紊乱。综上所述,镉暴露后可引起氧化损伤、干扰小鼠肝脏脂质代谢、改变肠道菌群结构并导致机体慢性炎症的产生,这可能是最终导致脂质代谢紊乱的重要原因之一。本研究结果对于评估环境重金属对人类的健康的影响尤其是一些慢性疾病的发生机理提供了科学的参考。