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铅作为有毒环境污染物,能够通过食物链进入人体。膳食铅的吸收主要发生在肠道,越来越多的研究表明了铅会引起肠道菌群变化。植物乳杆菌CCFM8661是一株具有缓解铅毒性能力的乳酸菌,已经被证明能够降低组织铅蓄积并促进铅的排出。益生菌可以影响肠道菌群,具有通过调控肠道菌群缓解铅毒害作用的潜力。本研究以不同剂量的铅暴露小鼠为模型,聚焦植物乳杆菌CCFM8661干预对肠道菌群的影响。首先,本研究以不同剂量的短期/长期的铅暴露进行动物实验,即在急性铅暴露实验和慢性铅暴露实验中探究铅暴露与小鼠肠道菌群变化之间的剂量效应关系。在急性铅暴露模型中,小鼠肠道菌群中6个属发生了显著性改变,随着剂量的升高,Staphylococcus的相对丰度线性增加,而Romboutsia和Oscillibacter的相对丰度线性降低;在慢性铅暴露模型中,小鼠肠道菌群中34个属发生了显著改变,其中Family XIII AD3011 group、Marvinbryantia、Ruminococcus 1、Lachnospiraceae UCG-006、GCA-900066225、Erysipelatoclostridium、[Eubacterium]nodatum group和ASF356的相对丰度与铅剂量之间为显著正相关,而Lactobacillus与铅剂量之间为显著负相关性。利用Picrust分析,急性/慢性铅暴露模型下,小鼠肠道菌群的功能也随着铅暴露剂量的变化而产生显著性变化。因此,急性和慢性铅暴露都会扰乱肠道菌群组成和代谢,且慢性铅暴露对肠道菌群组成和代谢的影响更严重。其次,植物乳杆菌CCFM8661干预不同剂量的慢性铅暴露模型,结果表明,在各种铅剂量下,该菌能够在一定程度上缓解铅对Ruminococcaceae UCG-005和Bilophila产生的影响。有趣的是,相对于低剂量组,植物乳杆菌CCFM8661对较高剂量组小鼠铅诱导的肠道菌群变化具有更好的保护效果。对于菌群功能,该菌对0.5 g/L慢性铅暴露组的保护作用更加显著,即能够显著恢复铅暴露导致的苯基丙酸类的生物合成、丁酸代谢、丙酸代谢、硫代谢及戊糖和葡萄糖酸酯的相互转化等通路功能的变化。最后,基于代谢组学分析植物乳杆菌CCFM8661干预后,肠道菌群的变化会对小鼠血清、肠道中的代谢物产生的影响。铅暴露影响小鼠血清中的嘌呤代谢,而植物乳杆菌CCFM8661能对其产生调节作用;铅暴露影响了小鼠肠道中的氨酰-t RNA的生物合成,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成以及苯丙氨酸代谢,植物乳杆菌CCFM8661能够对三种代谢通路均产生显著调节作用。该菌对血清代谢物的恢复作用在0.5 g/L剂量下更显著,而对结肠代谢物的恢复作用在1.0 g/L剂量下更为显著。利用相关性分析发现,血清中,植物乳杆菌CCFM8661对铅改变的代谢物的作用与肠道中Ruminococcaceae NK4A214 group、Ruminococcaceae UCG-014、[Eubacterium]ventriosum group、Bilophila的水平有关;结肠中,植物乳杆菌CCFM8661对铅改变的代谢物的作用与肠道菌群中Bifidobacterium、Coriobacteriaceae UCG-002、Bacteroides、Family XIII AD3011 group、Lachnoclostridium、Lachnospiraceae UCG-006和Bilophila相对丰度的改变有关。综上所述,铅对肠道菌群的扰乱会受到暴露时间、暴露剂量的影响,同时宿主血清和肠道中的代谢物水平被显著改变。植物乳杆菌CCFM8661能对铅扰乱的菌群发挥调节作用,缓解血清和肠道中代谢物的变化,抵抗铅对机体的毒害,具有调节肠道菌群来改善铅对宿主代谢的损伤的潜力。