利用益生菌对抗壬基酚毒性：一种针对南方鲇肠道微生物组重塑的多组学方法

《BMC Genomics》：Harnessing probiotics to combat nonylphenol toxicity: a multiomics approach of gut microbiome remodelling in Silurus meridionalis

　　

摘要

背景

壬基酚作为一种普遍存在的环境内分泌干扰物，会对水生生物造成威胁，因此亟需可持续的缓解策略。虽然益生菌是一种具有前景的环保添加剂，但其抵御壬基酚毒性的分子机制仍不明确。在本研究中，S. meridionalis先接受7周的益生菌（Bacillus subtilis和Lactobacillus acidophilus）预处理，随后再暴露于壬基酚中15天。研究通过整合宏基因组学、转录组学和代谢组学分析，并结合逆转录定量实时PCR（RT-qPCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA）进行验证，以阐明微生物、遗传和代谢方面的响应。同时还评估了包括特定生长率（SGR）和体重增长率（WGR）在内的生长表现。

结果

壬基酚暴露显著抑制了S. meridionalis的体重增长率和特定生长率，还会导致其肠道微生物群失衡以及脂质代谢紊乱。而益生菌预处理能有效逆转这些毒性效应，恢复被抑制的生长指标。多组学整合分析表明，益生菌的保护作用是通过一个贯穿三个层面的“微生物-宿主”共代谢网络实现的：（1）微生物重构：有益菌群（如Bacteroides eggerthii和Cetobacterium属物种）数量增加，短链脂肪酸（SCFA）合成及乙醇胺代谢的功能也得到增强；（2）宿主基因调控：关键的脂质代谢基因（如ek1、cept1、ept1、mogat2和abcg2a）表达上升，脂肪酶活性也得以恢复；（3）代谢途径激活与生理修复：被壬基酚抑制的Kennedy途径重新活跃，从而促进磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰胆碱（PC）的合成，最终恢复肠道屏障功能。这些结果也得到了RT-qPCR和ELISA检测的进一步证实。

结论

本研究系统地阐明了益生菌通过重塑“微生物群-宿主Kennedy途径基因-代谢物（PE和PC）-生长表现”调控网络来减轻壬基酚的毒性。其核心机制是有益微生物群激活宿主的Kennedy途径，进而恢复肠道磷脂平衡与屏障功能。这些发现为开发针对脂质代谢的益生菌饲料添加剂、用于可持续水产养殖提供了理论依据。