锰和高脂饮食联合暴露小鼠神经行为与肠道菌群相关性

摘要

目的探讨锰和高脂饮食(HFD)联合暴露对小鼠神经行为和肠道菌群结构的影响以及两者的相关性。方法将无特定病原体级雄性成年C57BL/6小鼠随机分为4组。对照组和锰暴露组小鼠予普通维持饲料饲养,HFD组和联合暴露组小鼠予高脂饲料饲养。采用腹腔注射法,锰暴露组和联合暴露组小鼠同时予剂量为10 mg/(kg·d)的氯化锰染毒,对照组和HFD组小鼠予等体积0.9%氯化钠溶液,1次/d,共60 d。染毒结束后,对小鼠进行神经行为学实验。其后处死小鼠,采集肠道粪便,采用高通量测序检测肠道菌群门水平和属水平菌群(相对丰度>1.000%)的相对丰度。结果染毒结束后,与对照组比较,HFD组和联合暴露组小鼠体质量均增加(P<0.05),锰暴露组小鼠体质量下降(P<0.05)。与对照组比较,锰暴露组小鼠掉落潜伏期、中央格停留时间、跨格次数、总路程和开臂停留时间百分比(OT%)均下降(P<0.05),闭臂停留时间百分比(CT%)升高(P<0.05)。与对照组和HFD组比较,联合暴露组小鼠掉落潜伏期、站立次数、中央格停留时间、跨格次数、总路程、OT%和进入开臂次数百分比(OE%)均下降(P<0.05),CT%升高(P<0.05)。联合暴露组小鼠总路程低于锰暴露组(P<0.05)。在门水平肠道菌群相对丰度上,与对照组比较,HFD组小鼠厚壁菌门(Firmicutes)升高(P<0.05),拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)均下降(P<0.05);锰暴露组小鼠Firmicutes、变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)均升高(P<0.05),Bacteroidetes和Actinobacteria均下降(P<0.05)。在属水平肠道菌群相对丰度上,与对照组比较,HFD组小鼠颤螺菌属(Oscillospira)、拟杆菌属(Bacteroides)、普雷沃氏菌属(Prevotella)均下降(P<0.05);锰暴露组小鼠乳杆菌属(Lactobacillus)升高(P<0.05),Oscillospira、Bacteroides、Prevotella均下降(P<0.05)。与其余3组比较,联合暴露组小鼠Firmicutes、Cyanobacteria、Lactobacillus相对丰度均升高(P<0.05),其余6种细菌相对丰度均下降(P<0.05)。对于联合暴露组小鼠肠道菌群,掉落潜伏期与Bacteroidetes呈正相关(P<0.05);站立次数与Firmicutes呈正相关(P<0.05),与Actinobacteria呈负相关(P<0.01);OE%与Firmicutes呈负相关(P<0.05),与Actinobacteria呈正相关(P<0.05);跨格次数与Prevotella呈正相关(P<0.05)。结论锰联合HFD对小鼠神经行为异常具有协同作用;有关神经行为异常与小鼠肠道菌群稳态失衡具有一定相关性。