母体四溴双酚A暴露后子代大鼠肠道微生物群、代谢及T细胞稳态的长期发育改变

《Journal of Hazardous Materials》：Long-term developmental alterations in intestinal microbiota, metabolism, and T-cell homeostasis in offspring rats following maternal tetrabromobisphenol A exposure

　　摘要要点：- Treg/Th17平衡的改变表明后代T细胞稳态受到干扰。- 母体TBBPA暴露与F1后代结肠炎症相关。- 母体TBBPA暴露与肠道微生物群和短链脂肪酸（SCFA）谱的改变相关。- 探索性代谢组学分析将胆汁酸生物合成确定为排名最高的代谢通路。引言四溴双酚A（TBBPA）是最广泛使用的溴化阻燃剂之一，广泛应用于纺织品、电子产品、塑料和家具。由于其在生产、使用、回收和处置过程中释放，TBBPA已在环境介质和人体生物样本中被广泛检测到，引发了对慢性暴露及相关健康风险的担忧[1], [2]。越来越多的证据表明，TBBPA会诱导多器官毒性，包括肝毒性、神经毒性、发育毒性、生殖毒性以及内分泌干扰作用[3], [4]。最近的研究进一步表明，肠道微生物可以生物转化TBBPA及其类似物，而慢性暴露也可能扰乱肠道微生物的组成和代谢[5]。特别值得关注的是，TBBPA已在母体和脐带血以及人乳中被检测到，这表明存在母婴转运和哺乳期转运，从而增加了产前和新生儿暴露的可能性[6]。鉴于其环境普遍性和潜在的发育风险，系统研究母体TBBPA暴露对F1后代的发育影响对于更全面评估其对人类群体的长期风险至关重要。肠道微生物群是宿主代谢稳态、免疫功能、屏障完整性和肠-脑信号传导的关键调节因子。环境应激因素可以扰乱这一微生物生态系统并促进菌群失调，从而促成下游代谢和炎症异常[7]。越来越多的证据将肠道菌群失调与肝病、内分泌功能障碍和自身免疫性疾病联系起来，这些疾病通过复杂的宿主-微生物相互作用发生[8], [9], [10]。这些双向效应通过相互关联的肠-肝轴和肠-脑轴介导，影响肠道、肝脏、免疫和神经功能[11]。此外，微生物群失衡会损害肠道屏障完整性，并促成炎症性肠病的发生和进展，特别是克罗恩病和溃疡性结肠炎[12]。因此，肠道微生物标志物越来越多地被视为评估肠道健康和疾病易感性的有前景的无创生物标志物[13]。环境污染物可以显著重塑肠道微生物群的组成和功能，从而改变微生物代谢和炎症稳态[14]。最近的证据表明，微塑料和纳米塑料，包括聚苯乙烯颗粒，通过微生物群依赖的机制扰乱肠道微生物结构并加剧肠道和全身毒性[15]。持久性有机污染物（POPs），特别是溴化阻燃剂和多氯联苯（PCBs），同样日益被认为是破坏微生物群的污染物。在母体暴露模型中，DE-71和PCB 126改变了后代的肠道微生物群，并伴有肠-肝代谢和炎症信号传导的紊乱[16], [17]。重要的是，最近的研究表明，肠道细菌可以将TBBPA及其类似物生物转化为鼠李糖基化和脱溴代谢物，而慢性TBBPA暴露也可以扰乱肠道微生物稳态和肠道代谢[5], [18]。这些发现支持了这样的假说：TBBPA可能至少部分通过微生物群介导的机制导致宿主代谢和免疫功能失调。环境污染物可以通过改变肠道微生物群、上皮屏障完整性和黏膜炎症信号传导来扰乱肠道免疫稳态[19]。最近的研究表明，微塑料和污染物负载微塑料会加剧结肠炎症和屏障损伤，并伴有促炎反应增加[20], [21]。新兴证据进一步表明，全氟和多氟烷基物质（PFAS）混合物通过微生物群依赖的代谢失调损害肠道屏障功能，而母体暴露于PFOS和三（正丁基）磷酸酯（TnBP）等污染物可以在后代中诱导持久的微生物组相关改变[22], [23], [24]。综上所述，这些发现表明，生命早期的污染物暴露可能会重编程F1后代的肠道和免疫稳态。然而，母体TBBPA暴露是否与F1后代的肠道炎症特征和免疫稳态改变相关尚未得到系统表征，这仍然是一个重要的知识空白。因此，本研究假设母体TBBPA暴露可能与后代肠道微生物群和代谢改变相关，这些改变可能进而与肠道免疫稳态和结肠炎症特征的变化有关。为了表征母体暴露相关的后代微生物群和代谢网络改变，我们采用了一种结合16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学的整合多组学方法。对后代结肠组织的补充流式细胞术分析实现了对Treg和Th17细胞群的定量评估。本研究发现为与F1后代肠道炎症易感性相关的微生物群-代谢物-免疫相互作用提供了新的见解，从而推进了我们对环境毒素介导的肠道发病机制的理解。章节摘录研究人群本横断面分析使用了六个连续周期的美国国家健康和营养检查调查（NHANES）数据（2005-2006年、2007-2008年、2009-2010年、2011-2012年、2013-2014年和2015-2016年），这是由疾病控制中心（CDC）以2年为一个周期进行的一项具有全国代表性的调查。该研究已获得国家卫生统计中心机构审查委员会批准，所有参与者均签署了书面知情同意书。由于尿液……NHANES尿液BPA探索性分析为了为双酚类相关代谢和免疫相关结局提供广泛的人群水平背景，我们分析了NHANES中的尿液BPA，因为尿液TBBPA测量数据不可用。加权基线特征见表S3。在主要调整模型中，尿液BPA与甘油三酯相关特征和白细胞计数呈正相关，而自我报告的胃肠道疾病和肠……讨论NHANES分析仅作为双酚类相关代谢和免疫相关结局的辅助性探索性人群水平分析纳入。尿液BPA与甘油三酯相关特征和白细胞计数呈正相关，这与先前报告的BPA暴露与心脏代谢或炎症结局之间的关联一致[30], [31], [32]。然而，由于NHANES分析在暴露方面与本研究动物实验存在显著差异……研究优势和局限性本研究使用具有明确妊娠和/或哺乳期暴露窗口的SD大鼠模型，系统研究了母体TBBPA暴露对后代肠道微生物群组成和相关代谢谱的发育影响。多种终点的整合分析，包括促炎细胞因子表达升高、Treg/Th17平衡改变和探索性代谢通路变化，表明母体TBBPA暴露与结肠……结论阻燃剂的环境持久性和健康风险仍然是重大的公共卫生问题。在本研究中，母体TBBPA暴露与后代结肠炎症特征、Treg/Th17平衡改变、肠道微生物群改变和代谢改变相关，提示肠道微生物、代谢和免疫稳态的长期改变。这些发现进一步揭示了与……相关的潜在发育性肠道免疫毒性。补充材料试剂（文本S1）；16S rRNA基因序列扩增分析（文本S2）；肠道微生物群生物信息学分析（文本S3）；粪便样本中SCFAs的提取和仪器分析（文本S4）；结肠组织总RNA提取、逆转录步骤和qPCR检测（文本S5）；从结肠组织提取T淋巴细胞的步骤（文本S6）；非靶向代谢组学粪便样品预处理和仪器分析（文本S7）；贡献窝数、后代样品……环境意义四溴双酚A（TBBPA）是一种广泛使用的溴化阻燃剂，现已在环境介质、野生动物和人类中被普遍检测到。由于其持久性、广泛使用以及母体转运的潜力，TBBPA可能在敏感发育时期造成持续风险。越来越多的证据将TBBPA暴露与发育、代谢和免疫相关不良效应联系起来，引发了对其长期健康影响的担忧。其环境普遍性……财务利益冲突声明作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本论文报告的工作。CRediT作者贡献声明曾崇翔：数据管理。杨娇：方法论。祁增华：数据管理。周阴峰：数据管理。黄舒扬：原稿撰写、方法论、数据管理。俞颖欣：监督、资金获取、概念化。张国侠：论文审阅与编辑、监督、数据管理。致谢本工作得到了中国国家自然科学基金（82173476和41991314）、广东省疾病预防控制中心人才项目（2024D344）以及粤港澳污染物暴露与健康联合实验室（2020B1212030008）的支持。财务利益冲突声明作者声明不存在竞争性财务利益。作者列表：Shuyang Huang | Chongxiang Zeng | Jiao Yang | Zenghua Qi | Yinfeng Zhou | Guoxia Zhang | Yingxin Yu