长期低剂量TCDD暴露通过性别特异性方式改变雌性小鼠肠道微生物糖基化模式

本研究针对环境污染物2,3,7,8-四氯二苯并二噁英(TCDD)低剂量长期暴露对肠道菌群的影响展开探索。研究人员通过12周动物实验结合流式细胞术和16S测序技术，首次发现TCDD会特异性改变雌性小鼠肠道菌群的糖基化模式，涉及ConA、SBA和DBA等凝集素结合特性，该发现为环境污染物-微生物组-宿主互作研究提供了新视角。论文发表于《Archives of Toxicology》。

　　

在现代工业化社会中，环境污染物对健康的潜在影响日益受到关注。其中，2,3,7,8-四氯二苯并二噁英(TCDD)作为典型的持久性有机污染物，可通过食物链在人体内蓄积。虽然高剂量TCDD的肝毒性已被广泛研究，但环境相关低剂量长期暴露对肠道微生物组的影响机制仍存在重要知识空白。特别值得注意的是，既往研究往往忽视性别差异这一关键变量，而越来越多的证据表明，微生物组与宿主的互作存在显著的性别二态性。

德国杜塞尔多夫莱布尼茨环境医学研究所(IUF-Leibniz Research Institute for Environmental Medicine)的Doreen Reichert团队设计了一项精巧的动物实验。研究人员采用环境相关剂量(初始1 μg/kg，维持剂量0.59 μg/kg)的TCDD，通过每两周一次口服给药的方式，持续处理C57BL/6小鼠12周。这种给药方案模拟了人类通过饮食长期低剂量暴露TCDD的真实场景。研究创新性地结合传统16S rRNA基因测序与新型流式细胞术分析平台FlowSoFine?，并引入七种荧光标记凝集素，系统评估了TCDD对肠道菌群结构和功能的影响。

关键技术方法包括：1) 建立长期低剂量TCDD暴露小鼠模型(n=9/组)；2) 采用流式细胞术结合DNA染料Midori Green和侧向散射(SSC-H)进行微生物群落指纹分析；3) 应用FITC标记凝集素 panel检测菌群糖基化改变；4) 荧光激活细胞分选(FACS)分离差异菌群后进行16S测序；5) qPCR验证屏障基因和代谢标志物表达。

生理指标分析揭示性别特异性反应

通过系统监测发现，该低剂量TCDD暴露未引起明显的体重变化或肝脏/体重比异常。但组织学分析显示，仅雄性小鼠出现肝脏脂肪变性迹象和围性腺脂肪增加，而雌性小鼠则保持稳定。这种性别差异提示TCDD代谢可能存在性别二态性。肠道屏障功能评估显示，紧密连接蛋白(Occludin)等关键分子表达无显著改变，说明TCDD在此剂量下未破坏肠道物理屏障。

微生物组测序发现时间依赖性变化

16S rRNA测序分析表明，无论TCDD处理与否，所有小鼠的粪便微生物α多样性均随时间增加。值得注意的是，雄性小鼠始终携带较高比例的Ruminococcaceae和UBA932菌科，而雌性小鼠则富含Clostridiaceae和Turicibacteraceae。这种基线差异可能为后续TCDD的性别特异性效应奠定了基础。

流式指纹发现雌性特异性菌群重塑

采用FlowSoFine?算法分析流式数据发现，TCDD处理12周后，雌性小鼠的肠道菌群出现显著重构，表现为特定散射(SSC-H)和DNA含量(Midori Green-H)区域的菌群频率改变。这种变化在雄性小鼠中完全缺失，首次揭示了TCDD对菌群影响的性别特异性。

凝集素染色揭示糖基化模式改变

通过七种凝集素筛查发现，雌性TCDD组菌群对甘露糖结合凝集素ConA(增加6.8%)、N-乙酰半乳糖胺结合凝集素SBA(增加1.25%)和DBA(增加1.49%)的结合能力显著增强。FACS分选这些差异菌群后进行16S测序显示，Lachnospiraceae(特别是C-53属)在TCDD组富集，而Lactobacillaceae和Oscillospiraceae减少。这些糖基化改变可能影响菌群定植、免疫识别和代谢功能。

这项研究具有多重重要意义：首先，确立了低剂量TCDD长期暴露可通过性别特异性方式调控肠道菌群表型，这为环境污染物风险评估提供了新维度；其次，创新性地将流式细胞术与凝集素染色相结合，证明糖基化分析能捕捉传统测序无法发现的微生物组功能变化；最后，发现菌群糖基化模式可能作为环境污染物暴露的新型生物标志物。

研究也存在一定局限，如样本量较小可能影响β多样性分析的统计效力，且未直接测量胆汁酸浓度等关键代谢物。未来研究可扩大样本规模，整合代谢组学分析，并探索特定糖基化改变对宿主免疫的精确调控机制。这些发现为理解环境污染物-微生物组-宿主三方互作提供了新框架，对预防医学和精准环境健康研究具有启示意义。