2024-10-18
文章題目：Effects of BBIBP-CorV vaccine on gut microbiota and short-chain fatty acids
in mice exposed to bis (2-ethylhexyl) phthalate and dioctyl terephthalate
中國環(huan)境科(ke)學研究(jiu)(jiu)院在《Environment International》上發表了BBIBP-CorV疫苗對暴露于鄰苯二甲酸(suan)二(2-乙基(ji)己(ji)基(ji))酯和(he)對苯二甲酸(suan)二辛酯小(xiao)鼠腸道(dao)微(wei)生物群和(he)短鏈脂肪酸(suan)影(ying)響(xiang)(xiang)的(de)研究(jiu)(jiu)成(cheng)(cheng)果，影(ying)響(xiang)(xiang)因子10.3。本研究(jiu)(jiu)中短鏈脂肪酸(suan)靶向檢測、16s及部(bu)分數據分析工作均由上海(hai)派(pai)森諾(nuo)生物科(ke)技(ji)股份有限(xian)公司完成(cheng)(cheng)。
研究(jiu)背(bei)景 DEHP作為增塑劑具(ju)有(you)高誘變性、致(zhi)癌性和(he)(he)頑固性的(de)特點，最近的(de)研究已經在湖泊、河流和(he)(he)地表水體內(nei)檢測到DEHP和(he)(he)DOTP。DOTP與DEHP具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)親脂性，鑒于與DEHP和(he)(he)DOTP相(xiang)關的(de)重大健(jian)康問題，有(you)必要進(jin)行全面的(de)研究，以充分了解它們(men)對生物體代謝(xie)過程的(de)影響。 微生(sheng)物(wu)(wu)組(zu)(zu)與(yu)宿主健康之(zhi)間的(de)相互作用在調(diao)節免疫應答中起著重要作用，腸(chang)道(dao)微生(sheng)物(wu)(wu)群(qun)落與(yu)各種炎(yan)癥和(he)代(dai)(dai)謝(xie)紊亂有(you)關。然(ran)而，關于(yu)DEHP和(he)DOTP對復雜腸(chang)道(dao)微生(sheng)物(wu)(wu)反應影響的(de)全面研(yan)究尚缺乏。由于(yu)BBIBP-CorV疫苗(miao)(miao)對COVID-19具(ju)有(you)很好的(de)療效，腸(chang)道(dao)菌(jun)群(qun)與(yu)炎(yan)癥和(he)腸(chang)道(dao)菌(jun)群(qun)相關代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)學的(de)相關性正日益明確。然(ran)而，微生(sheng)物(wu)(wu)群(qun)及其代(dai)(dai)謝(xie)物(wu)(wu)對暴露于(yu)環境污染物(wu)(wu)的(de)疫苗(miao)(miao)誘(you)導(dao)炎(yan)癥反應的(de)影響知之(zhi)甚少，作者就此展開(kai)了一系(xi)列(lie)研(yan)究。
技術路線(xian)
研(yan)究內容(rong) BBIBP-CorV疫苗對DEHP和DOTP暴露(lu)小鼠炎癥和脂質代謝紊亂(luan)的影響 將BBIBP-CorV疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)腹(fu)腔注射給BALB/c小(xiao)(xiao)鼠(shu)，同時注射含(han)有(you)(you)DEHP、DOTP的(de)(de)水(shui)樣(yang)(圖(tu)1A)。在暴露期(qi)間，DEHP或DOTP處理(li)小(xiao)(xiao)鼠(shu)的(de)(de)體(ti)重和(he)(he)(he)白色(se)脂(zhi)肪(fang)重量(liang)沒有(you)(you)顯著(zhu)差異(yi)(圖(tu)1B)。DEHP和(he)(he)(he)DOTP暴露后(hou)(hou)，血糖(tang)水(shui)平(ping)(ping)明顯降(jiang)低(di)。然而，與單獨接(jie)觸DEHP相比，接(jie)種(zhong)疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)后(hou)(hou)觀(guan)察(cha)到顯著(zhu)增加(jia)。有(you)(you)趣(qu)的(de)(de)是，所有(you)(you)疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)組(zu)的(de)(de)肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)重量(liang)都顯著(zhu)降(jiang)低(di)(圖(tu)1B)。治療4周后(hou)(hou)，接(jie)種(zhong)BBIBP-CorV疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)的(de)(de)小(xiao)(xiao)鼠(shu)IgG濃(nong)度高于(yu)接(jie)種(zhong)載體(ti)、DOTP或DEHP的(de)(de)小(xiao)(xiao)鼠(shu)(圖(tu)1C)。在載體(ti)組(zu)和(he)(he)(he)僅接(jie)種(zhong)疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)組(zu)，H&E染色(se)的(de)(de)肝(gan)(gan)(gan)細(xi)胞(bao)排列緊密(mi)(圖(tu)1D)。然而，DEHP暴露導致肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)空泡(pao)化(hua)、炎(yan)癥(zheng)細(xi)胞(bao)浸(jin)潤和(he)(he)(he)肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)中IL-4含(han)量(liang)增加(jia)(圖(tu)1C)。DOTP暴露還會引起肝(gan)(gan)(gan)細(xi)胞(bao)分散、肝(gan)(gan)(gan)空泡(pao)化(hua)、炎(yan)癥(zheng)細(xi)胞(bao)浸(jin)潤和(he)(he)(he)肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)變性。此外(wai)，DEHP +疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)組(zu)和(he)(he)(he)DOTP +疫(yi)(yi)(yi)苗(miao)組(zu)的(de)(de)肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)切片可見肝(gan)(gan)(gan)變性增加(jia)。接(jie)種(zhong)后(hou)(hou)肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)結構改(gai)善，肝(gan)(gan)(gan)臟(zang)IL-4水(shui)平(ping)(ping)顯著(zhu)降(jiang)低(di)。腸道組(zu)織(zhi)學分析顯示DEHP和(he)(he)(he)DOTP處理(li)組(zu)小(xiao)(xiao)鼠(shu)出現異(yi)常(chang)(圖(tu)1E)，如粘膜結構破壞、組(zu)織(zhi)壞死、腺體(ti)萎(wei)縮、炎(yan)癥(zheng)細(xi)胞(bao)浸(jin)潤和(he)(he)(he)杯狀(zhuang)細(xi)胞(bao)減少。 圖(tu)1 BBIBP-CorV疫苗(miao)對DEHP和DOTP暴露小鼠(shu)炎癥和脂質代謝紊亂(luan)的影響(xiang)(n = 6) BBIBP-CorV疫苗對DEHP和DOTP暴露小鼠腸道微生物(wu)群的影響 4周后(hou)，污染暴露(lu)小鼠和(he)(he)(he)(he)疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)處(chu)理小鼠的(de)(de)(de)腸(chang)道微生(sheng)(sheng)物組(zu)在Chao1方面(mian)存在顯(xian)著(zhu)差異(yi)(yi)(圖(tu)2A)。基于PERMANOVA的(de)(de)(de)Beta多樣性分(fen)(fen)析(PCoA分(fen)(fen)析)顯(xian)示(shi)，與飲(yin)用水(shui)組(zu)和(he)(he)(he)(he)僅接(jie)種(zhong)疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)組(zu)相比(bi)，DEHP、DOTP、DEHP +疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)組(zu)和(he)(he)(he)(he)DOTP +疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)組(zu)的(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)物群(qun)聚(ju)類顯(xian)著(zhu)不同(圖(tu)2B)。接(jie)種(zhong)疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)后(hou)，Firmicutes和(he)(he)(he)(he)Verrucomicrobia的(de)(de)(de)相對豐度(du)(du)顯(xian)著(zhu)降低，Bacteroidetes和(he)(he)(he)(he)Proteobacteria的(de)(de)(de)相對豐度(du)(du)顯(xian)著(zhu)增加(圖(tu)2C)。DEHP和(he)(he)(he)(he)DOTP暴露(lu)小鼠在屬水(shui)平上(shang)的(de)(de)(de)細菌(jun)組(zu)成(cheng)差異(yi)(yi)發生(sheng)(sheng)了顯(xian)著(zhu)變(bian)化(hua)(圖(tu)2D)。圖(tu)2E顯(xian)示(shi)了物種(zhong)水(shui)平上(shang)相對豐度(du)(du)的(de)(de)(de)熱圖(tu)。IgG和(he)(he)(he)(he)IgM濃度(du)(du)與腸(chang)道菌(jun)群(qun)豐度(du)(du)的(de)(de)(de)線性關系如(ru)圖(tu)2F所示(shi)。這些結果表明(ming)，單獨接(jie)種(zhong)疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)或接(jie)種(zhong)DEHP、DOTP、DEHP +疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)和(he)(he)(he)(he)DOTP +疫(yi)苗(miao)(miao)(miao)后(hou)，腸(chang)道菌(jun)群(qun)顯(xian)著(zhu)影響小鼠IgG的(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)。 圖2 BBIBP-CorV疫苗對DEHP和DOTP暴露(lu)小鼠腸道微生(sheng)物(wu)群(qun)的影響(n = 5) BBIBP-CorV疫苗對(dui)暴露(lu)于DEHP和DOTP小鼠(shu)腸道微生物(wu)相關代謝物(wu)(SCFAs)的影響(xiang) 采用LC-MS/MS對(dui)(dui)飲用水組(zu)、DOTP組(zu)、DEHP組(zu)和(he)(he)接(jie)(jie)(jie)種(zhong)組(zu)小(xiao)鼠(shu)盲(mang)腸(chang)內(nei)(nei)容物進(jin)行(xing)針對(dui)(dui)SCFAs的(de)(de)(de)代謝組(zu)學分(fen)(fen)析(xi)(xi)(圖(tu)(tu)3)。主(zhu)成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)(xi)顯(xian)(xian)示，接(jie)(jie)(jie)種(zhong)疫苗組(zu)、DOTP組(zu)、DEHP +接(jie)(jie)(jie)種(zhong)組(zu)和(he)(he)DOTP +接(jie)(jie)(jie)種(zhong)組(zu)的(de)(de)(de)SCFAs與(yu)(yu)載體處(chu)理(li)(li)組(zu)有顯(xian)(xian)著差異(yi)(圖(tu)(tu)3A)。4周后，與(yu)(yu)對(dui)(dui)照組(zu)相比(bi)，處(chu)理(li)(li)小(xiao)鼠(shu)盲(mang)腸(chang)內(nei)(nei)容物中7種(zhong)SCFAs(乙酸(suan)、丙酸(suan)、異(yi)丁(ding)酸(suan)、丁(ding)酸(suan)、異(yi)戊(wu)酸(suan)、戊(wu)酸(suan)和(he)(he)己(ji)酸(suan))的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)發生(sheng)了(le)(le)變化(圖(tu)(tu)3B)。特別是在DEHP、DOTP、DEHP +接(jie)(jie)(jie)種(zhong)和(he)(he)DOTP +接(jie)(jie)(jie)種(zhong)組(zu)中，乙酸(suan)和(he)(he)丁(ding)酸(suan)的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)顯(xian)(xian)著下降(圖(tu)(tu)3C)。疫苗處(chu)理(li)(li)小(xiao)鼠(shu)的(de)(de)(de)乙酸(suan)和(he)(he)丙酸(suan)含量明(ming)顯(xian)(xian)低于(yu)載體處(chu)理(li)(li)小(xiao)鼠(shu)。為了(le)(le)確(que)定SCFAs與(yu)(yu)腸(chang)道(dao)微生(sheng)物群之(zhi)間的(de)(de)(de)潛在關(guan)(guan)系，作(zuo)者進(jin)行(xing)了(le)(le)涉及(ji)SCFAs、腸(chang)道(dao)微生(sheng)物群和(he)(he)生(sheng)物學指(zhi)標的(de)(de)(de)網絡熱圖(tu)(tu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(圖(tu)(tu)C)。SCFAs與(yu)(yu)肝(gan)臟TG和(he)(he)血漿(jiang)LDL水平呈顯(xian)(xian)著負(fu)相關(guan)(guan)。這些(xie)數據(ju)表明(ming)SCFAs參(can)與(yu)(yu)脂質代謝。不同處(chu)理(li)(li)28天后，小(xiao)鼠(shu)體內(nei)(nei)SCFAs的(de)(de)(de)變化與(yu)(yu)IgG和(he)(he)IgM濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)關(guan)(guan)系(圖(tu)(tu)E)。己(ji)酸(suan)與(yu)(yu)IgG呈負(fu)相關(guan)(guan)，乙酸(suan)與(yu)(yu)IgM呈負(fu)相關(guan)(guan)，異(yi)丁(ding)酸(suan)與(yu)(yu)IgM呈正(zheng)相關(guan)(guan)。 圖3 BBIBP-CorV疫(yi)苗對DEHP和(he)DOTP暴露小鼠腸(chang)道微生物相關代謝物(SCFAs)的影(ying)響(n = 5) BBIBP-CorV疫苗對(dui)DEHP和(he)DOTP暴露下抗(kang)生素誘導(dao)的(de)(de)FMT小鼠腸道微(wei)(wei)生物(wu)群和(he)SCFAs的(de)(de)影響 為了(le)確(que)定腸道微(wei)生(sheng)物(wu)群(qun)在(zai)應對(dui)疫(yi)(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)環(huan)境(jing)污染物(wu)(DEHP和(he)(he)DOTP)中(zhong)(zhong)的(de)作(zuo)用，對(dui)抗生(sheng)素處理(li)(li)(li)和(he)(he)FMT的(de)小鼠樣(yang)本進(jin)行(xing)了(le)16S rRNA測序和(he)(he)靶(ba)向代謝組(zu)(zu)學分析(xi)，如圖(tu)4所(suo)示(shi)(shi)(shi)。PCoA分析(xi)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)，處理(li)(li)(li)組(zu)(zu)與環(huan)境(jing)水處理(li)(li)(li)組(zu)(zu)或疫(yi)(yi)苗(miao)(miao)(miao)處理(li)(li)(li)組(zu)(zu)之間(jian)存(cun)在(zai)明顯(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)分離，表明腸道微(wei)生(sheng)物(wu)群(qun)存(cun)在(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)當大的(de)差異(yi)(yi)(圖(tu)4A)。特別是(shi)，在(zai)DEHP處理(li)(li)(li)后，厚壁(bi)菌(jun)門與擬(ni)桿菌(jun)門的(de)比例顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)降低(圖(tu)4B)。DEHP、DOTP、BBIBP-CorV疫(yi)(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)組(zu)(zu)和(he)(he)環(huan)境(jing)水處理(li)(li)(li)組(zu)(zu)在(zai)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)水平上的(de)細菌(jun)差異(yi)(yi)如圖(tu)4C所(suo)示(shi)(shi)(shi)。使用多元(yuan)統計模型對(dui)不同SCFA進(jin)行(xing)PCA（圖(tu)4D），結(jie)果表明，與環(huan)境(jing)水處理(li)(li)(li)組(zu)(zu)相(xiang)(xiang)(xiang)比，DEHP、DOTP、BBIBP-CorV疫(yi)(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)和(he)(he)DEHP+BBIBP-CortV疫(yi)(yi)苗(miao)(miao)(miao)接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)影響了(le)SCFAs的(de)含(han)量。箱形圖(tu)顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)了(le)不同處理(li)(li)(li)后靶(ba)向SCFAs的(de)顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)變化(圖(tu)4E)。其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，與載體組(zu)(zu)相(xiang)(xiang)(xiang)比，接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)BBIBP-CorV后，乙酸(suan)和(he)(he)丙酸(suan)含(han)量顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)降低。此外，DOTP + BBIBP-CorV接(jie)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)組(zu)(zu)的(de)異(yi)(yi)丁酸(suan)豐度顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)增加。我(wo)們的(de)結(jie)果顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)(shi)(shi)，SCFAs與血(xue)漿和(he)(he)肝臟指數(shu)之間(jian)存(cun)在(zai)顯(xian)(xian)(xian)(xian)著(zhu)(zhu)相(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)性(圖(tu)4F)。其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，丁酸(suan)與TNFα、IL-4、血(xue)漿TCHO、血(xue)漿TG、肝臟TG、血(xue)漿LDL呈正相(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)，乙酸(suan)與血(xue)漿HDL呈負相(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)。 圖4 BBIBP-CorV疫苗(miao)對DEHP和(he)DOTP暴露下(xia)糞便微生物群移植(FMT)抗生素誘導小鼠腸道(dao)微生物群和(he)SCFAs的影響(n = 5)
研究結論(lun) 本研究結(jie)果表(biao)明，DEHP和(he)DOTP暴(bao)露(lu)與腸道微生物(wu)群組成(cheng)和(he)代謝(xie)組學特征的(de)(de)變化有(you)關，從而擴大了我們對腸道微生物(wu)群和(he)微生物(wu)組相關SCFAs對BBIBP-CorV疫(yi)苗接(jie)種有(you)效性影響的(de)(de)認識。值得注意的(de)(de)是，我們沒有(you)觀察到肝臟和(he)腸道的(de)(de)病(bing)理變化，這為(wei)BBIBP-CorV疫(yi)苗在嚙齒(chi)動(dong)物(wu)模(mo)型(xing)中(zhong)的(de)(de)安全性提供了證據。總的(de)(de)來說，這些發現強調了BBIBP-CorV疫(yi)苗接(jie)種、腸道微生物(wu)組組成(cheng)和(he)對環境(jing)污染物(wu)的(de)(de)反(fan)應之間的(de)(de)關系，這可能有(you)助于SARS-CoV-2疫(yi)苗的(de)(de)開發和(he)風險評(ping)估。 原(yuan)文索(suo)引(yin)：Teng M, Sun J, Zhao L, Li Y, Zhang Z, Zhu W, Zhang Y, Xu F, Xing S, Zhao X, Wu F. Effects of BBIBP-CorV vaccine on gut microbiota and short-chain fatty acids in mice exposed to bis (2-ethylhexyl) phthalate and dioctyl terephthalate. Environ Int. 2024 Aug;190:108851.
