地塞米松降解菌对污染地塞米松饮水所致小鼠影响的预防作用

摘要

目的：通过小鼠模型，观察饮水中地塞米松污染对小鼠生长发育和肠道菌群的影响，评价饮水地塞米松类药物污染对动物可能造成的危害，为防治饮水地塞米松类药物污染提供实验依据；探讨降解菌对污染地塞米松饮水对小鼠生长发育和肠道菌群的影响的预防作用，为用微生物修复技术防治饮水地塞米松类药物污染对生物体造成的危害提供实验依据和防治措施。
　　方法：（1）根据国内外报道的饮水地塞米松污染量，将20只Balb/c小鼠随机分为高、中、低剂量污染组和对照组，每组5只。低剂量污染组饲喂含7 ng/L地塞米松磷酸钠的饮用水，中剂量组为45 ng/L、高剂量组为450 ng/L，对照组饲喂不含地塞米松磷酸钠的饮用水。每日观察小鼠行为、皮毛、大便等的变化，记录小鼠体重。在饲喂第36 d处死小鼠，对其肝脏、脾脏、肾脏进行重量分析，并取回盲部组织提取细菌基因组DNA，扩增16S rDNA V6可变区，扩增产物变性凝胶梯度电泳（DGGE）后分析。切取DGGE图谱上的优势条带，扩增、纯化后克隆测序，其序列BLAST比对分析。（2）将32只Balb/c小鼠随机分为污染组、预防组、降解菌组和对照组，每组8只。各组先用5％NaHCO3溶液0.2 mL灌胃，以中和胃酸，然后污染组和对照组分别用0.2 mL无菌PBS溶液灌胃，预防组和降解菌组分别用含1×108 CFU/mL降解菌的菌液0.2 mL灌胃。第8 d后，污染组和预防组分别用0.005 g/L的地塞米松磷酸钠液0.2 mL灌胃，降解菌组和对照组则用0.2 mL无菌生理盐水灌胃，连续35d。分别于灌胃前1d、灌胃的第8d和第43d分析各组小鼠体重。第43 d取小鼠腹主动脉血，检测血清TARP；取小鼠右侧股骨进行骨组织计量分析；取小鼠肝脏、脾脏和双肾脏计算脏器系数；采集小鼠回盲部组织，提取细菌基因组DNA，扩增16S rRNA V4可变区，采用Illumina高通量测序技术分析小鼠回盲部的微生物菌群多样性。
　　结果：（1）各实验组小鼠均出现性情暴躁、斗殴打架、咬断尾部等现象。与对照组相比，实验组小鼠体重均明显下降，肝脏系数和脾脏系数均明显升高。DGGE图谱聚类分析表明各组小鼠回盲部均具有较稳定的菌群；主成分分析表明各组的优势菌群存在一定差异；菌群多样性分析表明，低剂量组菌群的种类和数量明显增加（P＜0.05）；中、高剂量组菌群的种类和数量显著增加（P＜0.01）。16S rDNA V6区序列分析显示实验组和对照组具有共有菌属15种、差异菌属2种。实验组优势菌种类和比例发生了改变。对照组有乳杆菌属的细菌定植，而中、高剂量实验组乳杆菌属的细菌消失，出现志贺菌属的细菌。（2）污染组小鼠同样出现性情暴躁、斗殴打架、咬断尾部等现象。与对照组相比较，污染组体重显著减轻（P＜0.01），肝系数显著升高（P＜0.01），脾系数明显升高（P＜0.05）；骨组织计量学变化与血清TRAP含量均显示有骨质疏松的显著变化（P＜0.01）；菌群多样性显著降低（P＜0.01）。预防组体重明显减轻（P＜0.05），脾系数明显升高（P＜0.05）；骨组织计量学变化显示有明显骨质疏松变化（P＜0.05)；菌群多样性有所降低，但不如污染组明显。降解菌组以上指标均无明显差异（P＞0.05）。各组肠道菌群均包含螺杆菌属、不可培养的毛螺旋菌属、黏液螺旋菌属、布劳蒂亚菌属这4种主要的菌属，占菌群75.1%以上。其中，污染组的螺杆菌属、黏液螺旋菌属含量高于对照组，而预防组中其含量虽高于对照组但低于污染组。降解菌组其含量与对照组极其接近。除污染组外各组均含有乳杆菌属的细菌，而志贺菌属的细菌主要发现于污染组中，预防组中虽有志贺菌属的细菌，但其数量显著低于污染组。假单胞菌属细菌数量在预防组和降解菌组显著增加。
　　结论：（1）饮水地塞米松污染可抑制小鼠的生长，使小鼠肠道菌群多样性发生变化；使菌群的种类、数量及优势菌所占的比例发生改变；抑制肠道益生菌的定植，利于肠道致病菌的入侵。（2）小鼠灌喂0.005 g/L地塞米松磷酸钠可引起小鼠生长发育和肠道菌群的改变，并可抑制小鼠骨组织的代谢，导致骨质疏松。（3）小鼠灌胃降解菌可在小鼠肠道内定植，对小鼠其它菌群无明显影响，并能在一定程度上减轻地塞米松磷酸钠对小鼠生长发育和肠道菌群以及骨质疏松的影响。