电池污染物泄漏通过破坏肠道菌群稳态和抗氧化能力影响鸡只健康

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Battery pollutant leakage disrupts antioxidant ability and gut microbial homeostasis of chickens

本研究揭示了电池污染物泄漏对鸡只健康的双重危害：不仅显著降低血清GSH-Px、SOD等抗氧化指标，还引发肠道菌群α多样性（Chao1/ACE/Shannon/Simpson指数）的急剧下降。通过16S rRNA测序发现，暴露组中Faecalibacterium、Bifidobacterium等115个有益菌属丰度显著降低，而Lactobacillus等4个菌属异常增殖。研究首次证实电池毒性可通过肠道微生物失调（Gut Microbial Dysbiosis）途径加剧脾脏/胸腺指数异常及代谢功能紊乱，为环境污染物风险评估提供了新视角。

　　

引言

随着锂离子、锌锰、镍铬等电池在移动电子设备中的爆炸式增长，电池废弃物带来的重金属污染已成为全球性生态问题。中国作为电池消费大国，2020年产生逾250亿个废锂离子电池，近50万吨产量中大量因回收监管缺失进入生态环境。电池含有的钴、镍、锰等重金属可通过食物链累积，威胁动物健康。鸡只作为人类重要蛋白质来源，其2024年全球产量达1030.46万吨，中国占比14.56%，但电池泄漏对鸡只健康的影响研究尚属空白。

材料与方法

40只健康AA鸡随机分为对照组（CON）和电池暴露组（EXE），暴露组通过饮水添加230 mg/L电池废弃物（含钴、镍、锰等8种重金属）。28天后采集血清、免疫器官及盲肠内容物，检测器官指数、血清ALT/AST/MDA/GSH-Px/SOD等生化指标，并通过16S rRNA扩增子测序（引物338F/806R）分析菌群变化。

结果

生长性能与器官指数

电池暴露未影响鸡只体重增长和饲料转化率，但显著升高脾脏指数（P < 0.05）并降低胸腺指数（P < 0.05），表明免疫器官受损。

血清生化指标

暴露组ALT、AST和MDA水平显著上升（P < 0.05），而GSH-Px和SOD显著下降（P < 0.01），提示肝损伤和氧化应激加剧，但CAT和T-AOC无显著变化。

肠道菌群多样性

暴露组有效序列仅387,446条（合格率50%），OTU数量锐减至349个（对照组15,449个）。Alpha多样性分析显示，暴露组Chao1指数（86.08 vs 2924.76）、ACE指数（84.52 vs 2920.75）、Shannon指数（1.90 vs 8.63）和Simpson指数（0.63 vs 0.97）均极显著降低（P < 0.001）。PCoA分析表明两组菌群结构明显分离。

菌群组成与差异物种

在门水平，暴露组Fusobacteriota丰度上升，而Actinobacteriota、Desulfobacterota和Cyanobacteria下降。属水平上，4个菌属（Limosilactobacillus、Lactobacillus等）丰度增加，115个菌属显著减少，其中68个菌属（如Coprococcus、Faecalibacterium）甚至消失。LEfSe分析揭示对照组富集Ruminococcus_torques_group、Faecalibacterium等有益菌，暴露组以乳酸菌为主。

功能预测

KEGG分析显示暴露组碳水化合物代谢、抗生素耐药性通路增强，而维生素代谢、能量代谢等通路抑制。COG分析表明暴露组核苷酸转运、脂代谢功能上升，但防御机制、信号转导等功能受损。

讨论

电池暴露导致的菌群失调与多种慢性疾病相关。显著减少的Faecalibacterium可通过产生丁酸维护肠屏障，其缺失与糖尿病、结肠炎相关；Lachnospiraceae参与能量代谢；Ruminococcus降解纤维素；Bifidobacterium调节免疫平衡。这些菌的减少伴随短链脂肪酸（SCFAs）生成能力下降，可能通过G蛋白偶联受体（GPCRs）信号影响全身代谢。此外，脾脏/胸腺指数异常提示免疫紊乱，可能与菌群-免疫轴相互作用有关。

结论

电池泄漏通过破坏肠道菌群稳态和抗氧化系统，诱发鸡只健康风险。菌群多样性下降及有益菌（如产SCFAs菌）丢失可能是电池毒性作用的关键机制。该研究为环境污染物风险评估提供了微生物学视角，未来需探索菌群在中毒监测和毒性干预中的潜力。