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PM2.5会通过食物摄入、水源污染等途径进入肠道。PM2.5暴露会造成肠道损伤,而肠黏膜屏障是其作用的重要靶标。肠道菌群对肠黏膜屏障功能的调节十分重要,因此肠道菌群很可能在PM2.5所引发的肠道损伤中发挥着重要作用。但目前鲜有研究从这个的角度探讨PM2.5对肠道损伤的作用,且机制不明。肠道菌群的改变还会产生诸多影响,包括结肠甚至全身的炎症反应。本研究采用灌胃法,将高、低浓度的PM2.5分别对正常组小鼠和(葡聚糖硫酸钠)DSS诱导的DSS组小鼠进行慢性暴露,研究PM2.5对正常组小鼠和DSS诱导组小鼠的影响。主要结果如下:1、PM2.5对正常小鼠的影响:经过35天的PM2.5的暴露后,(1)通过对结肠组织切片进行H&E染色,我们发现暴露组小鼠的结肠组织炎性细胞浸润比对照组明显。(2)采用基于Bray-Curtis距离度量的主坐标分析法(PCo A),我们发现在正常组小鼠中,高浓度(NH)和低浓度(NL)PM2.5暴露组中小鼠粪便菌群结构与对照组(NC)相比均有显著差异(ANOSIM R=0.4487,P=0.001)。说明了PM2.5暴露会导致小鼠肠道菌群发生变化。其中,暴露组的肠道菌群中拟杆菌门Bacteroides水平显著上升,厚壁菌门Firmicutes水平显著下降(ANOVA,all P<0.01)。(3)通过RT-PCR检测结肠组织炎症相关因子(IL-8和TNF-α)的表达,我们发现NH组小鼠结肠组织与NC组相比炎症因子表达量显著升高(ANOVA,all P<0.05)。(4)通过RT-PCR检测结肠组织紧密连接蛋白的表达(claudin-5和claudin-1),我们发现NH组小鼠结肠组织与NC组相比紧密连接蛋白(claudin-5和claudin-1)基因表达量显著下降(ANOVA,all P<0.05)。此外,我们在小鼠肝脏组织中也发现了革兰氏阴性菌细胞壁成分之一的脂多糖(LPS)含量的升高。这说明,PM2.5暴露会导致小鼠结肠通透性升高,肠屏障受损,进而导致细菌位移。(5)通过RT-PCR检测结肠组织Toll样受体相关因子的表达,我们发现NH组小鼠中,TLR-2和TLR-4的基因表达量都有显著升高(ANOVA,all P<0.05),TLR-9的基因表达量显著下降(ANOVA,P<0.05)。说明PM2.5诱发的肠道菌群失调可能是通过Toll样受体信号通路途径来影响肠粘膜屏障功能的。(6)PM2.5对正常小鼠的免疫系统也有一定的影响,具体表现为降低了脾脏中的SOD、LZM以及C3和C4补体的水平(ANOVA,all P<0.05)。2、PM2.5对DSS诱导组小鼠的影响:经过35天的PM2.5暴露后,发现(1)通过小鼠结肠组织切片和H&E染色,我们观察到高(DH)、低(DL)浓度的PM2.5暴露组小鼠与对照组(DC)相比肠道损伤程度加剧。(2)采用基于BrayCurtis距离度量的主坐标分析法(PCo A)我们发现DL和DH组中小鼠粪便菌群结构与DC组相比均有显著差异(ANOSIM R=0.2394,P=0.001),说明了PM2.5使得小鼠菌群发生了改变。(3)通过RT-PCR检测结肠组织炎症相关因子(TNF-α和IL1-β)的表达,发现DH组小鼠结肠组织与DC组相比炎症反应加剧(ANOVA,all P<0.05)。(4)通过RT-PCR检测结肠组织紧密连接蛋白相关基因(ZO-1和claudin-1)的表达发现,这些基因在DL和DH组小鼠结肠组织里的表达量显著低于DC组(ANOVA,all P<0.05)。此外,我们在DH组小鼠肝脏组织中也发现革兰氏阴性菌细胞壁成分之一的脂多糖(LPS)含量升高,这些都共同说明了PM2.5使得DSS诱导组小鼠肠道屏障损伤加剧。(5)通过RT-PCR检测肝脏组织炎症因子(TNF-α和IL1-β)的表达,发现DH组小鼠比DC组肝脏炎症反应明显,说明受损的肠屏障可能导致PM2.5通过“肠-肝”轴影响肝脏,造成了肝脏的炎症反应。(6)PM2.5对DSS诱导组小鼠的免疫系统也有一定的影响,具体表现为降低了小鼠脾脏中的SOD和补体C3、C4水平,增加了脾脏中的LZM水平(ANOVA,all P<0.05)。(7)通过RT-PCR检测结肠组织炎症相关因子(TNF-α)的表达,发现DC组小鼠结肠组织与NC组相比炎症反应显著(ANOVA,P<0.05),DH组小鼠结肠组织与NH组相比炎症反应加剧(ANOVA,P<0.01),说明PM2.5加剧了小鼠结肠的炎症反应。综上所述:PM2.5暴露导致小鼠肠道损伤,并且结肠炎症反应显著,进一步检测发现小鼠肠道菌群结构发生了显著的改变,小鼠结肠中的紧密连接蛋白表达量显著下调,并且在小鼠肝脏中检测到了细菌和LPS的增加,共同说明了小鼠肠屏障的受损。受损的肠屏障可能导致PM2.5通过“肠-肝”轴影响肝脏,造成了肝脏的炎症反应。通过以上研究可帮助我们更深入的理解PM2.5对肠道菌群的影响及其造成肠道损伤,以及可能造成的系统性的影响。这对于PM2.5的防治以及切断其进入肠道的途径有着重要意义。