对小鼠的研究表明，早期接触持久性有机污染物会显著破坏肠道微生物群，影响成年时代谢紊乱的发生。

宾夕法尼亚州立大学领导的新研究表明，早期接触环境中的“永久化学物质”会永久破坏小鼠的肠道微生物群，这可能会导致日后出现代谢性疾病。这项发表在《环境健康展望》期刊上的研究结果表明，儿童早期接触此类化学物质可能是成年人代谢障碍（如肥胖和2型糖尿病）发病率上升的一个因素。

研究人员特别关注2,3,7,8-四氯二苯并呋喃（TCDF），这是一种普遍存在的持久性有机污染物（POP），是废物焚烧、金属生产以及化石燃料和木材燃烧的副产品。TCDF在食物链中积累，人类主要通过食用高脂肪食物（如肉类、乳制品和一些鱼类）暴露于其中。婴儿可通过饮用母乳暴露其中。

“持久性有机污染物普遍存在于环境中，几乎每一个生物体都受到过它们的污染，”宾夕法尼亚州立大学分子毒理学、生物化学和分子生物学教授安德鲁·帕特森（Andrew Patterson）和约翰·T·佩奇·S·史密斯（John T. and Paige S. Smith）说。“这些化学物质对健康的不良影响已有充分记录，包括先天缺陷和癌症。我们的研究首次表明，幼年时期暴露于一种叫做四氯二苯并-对-二噁英（TCDF）的持久性有机污染物，会破坏肠道微生物群，并与生命后期的代谢障碍有关。”

方法论和初步发现

研究团队考察了三氯二苯并呋喃 (TCDF) 对两组小鼠的影响——一组为实验组，接受 TCDF 治疗；另一组为对照组，不接受任何治疗。研究团队将四周大的小鼠喂养五天，它们服用的药丸中含有 0.46 微克（µg）的 TCDF 或不含有任何 TCDF 的对照药丸。虽然 0.46 µg 的 TCDF 含量高于人类日常饮食中的常见含量，但不足以引发毒性疾病。

“在我们的研究中，我们使用了与人体通常接触到的剂量相比相对较高的剂量；然而，我们可以利用这些信息来识别新的毒性高峰点，包括在肠道微生物群中，并开始推断在更低剂量下可能发生的情况。当然，我们还必须考虑这些持久性有机污染物（POPs）的复杂混合物如何与我们及我们的微生物伙伴相互作用，因为单次接触并不能完美地模拟现实生活场景。”

接下来，研究人员检查了动物的肠道微生物组，以及一些动物的健康指标，包括体重、葡萄糖耐受量、肝脏中的甘油三酯量和粪便中的粘液量，以及其他代谢疾病的标志物。他们在五天疗程结束后和三个月后的最后一剂后立即收集了这些数据。在人类中，这些时间点分别相当于婴儿和青年时期。

“我们发现，生命早期接触四氯二苯并-p-二噁英（TCDF）会永久破坏野生型小鼠的肠道微生物群，”宾夕法尼亚州立大学主要作者及副研究员袁田（Yuan Tian）表示。“我们还发现，这些小鼠在四个月大时体重更重，对葡萄糖的耐受性也更差。”

进一步的实验和结论

为了进一步研究TCDF对肠道微生物组的影响，科学家将TCDF破坏肠道微生物组的小鼠的肠道微生物组移植到没有微生物组的小鼠体内，并测量了它们的健康结果。他们发现，接受移植的小鼠发生了代谢紊乱，这表明改变的微生物组是代谢性疾病的原因。

田说:“这些结果表明，即使在多氯联苯已从体内消除很久后，幼年时期的暴露也可能导致肠道菌群功能和健康状况的紊乱。”

她解释说，肠道微生物群的紊乱表现为某些细菌种类的减少，包括阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila），这种细菌通常也存在于人体肠道微生物群中。

“这一点很重要，因为阿克曼氏菌 (Akkermansia) 被认为是整体肠道健康的重要一环，但现在我们知道它可能受到四氯二苯并-对-二噁英 (TCDF) 的不良影响，”田博士说道。

为了研究阿克曼氏菌在影响健康结果中的重要性，研究团队将细菌作为益生菌给药给TCDF处理过的小鼠进行实验。益生菌将微生物组恢复到正常状态。

帕特森说：“我们的研究结果表明，这些细菌受到有毒物质暴露的影响，并在调节健康结果方面发挥重要作用。未来，随着研究的深入，我们或许能够通过补充益生菌和益生元，使一个人的微生物群恢复到最佳状态。”

参考文献：“C57BL/6J小鼠早期暴露于芳烃受体配体TCDF对肠道菌群和宿主代谢稳态的影响”，由袁天、比宾·里马尔、乔丹·E·比桑兹、卫桂、特伦顿·M·沃尔夫、印和伊·库、伊恩·A·默里、沙奈斯·K·内特尔福德、繁登·志田、方聪·董、谢尔盖·科什金、K·桑迪普·普拉布、彼得·J·特纳博、赛斯·T·沃克、加里·H·佩德尤和安德鲁·D·帕特森合著，发表于2024年8月14日，《环境健康展望》。DOI: 10.1289/EHP13356

论文中的其他宾夕法尼亚州立大学作者包括生物化学与分子生物学助理教授乔丹·比桑兹 (Jordan Bisanz)、助理研究教授伊姆霍伊·库 (Imhoi Koo)、助理研究教授伊恩·默里 (Iain Murray)、助理研究教授西格托西·横山 (Shigetoshi Yokoyama)、助理研究教授谢尔盖·科什金 (Sergei Koshkin)、研究生比平·里马尔 (Bipin Rimal)、研究技术员卫贵 (Wei Gui)、研究生沙内斯·内特利福德 (Shaneice Nettleford)、博士后研究员董方聪 (Fangcong Dong)、兽医和生物医学科学系主任桑迪普·普拉布 (Sandeep Prabhu) 以及农业科学领域托马斯和桃乐茜·威利茨·哈洛韦尔讲席教授加里·佩尔杜 (Gary Perdew)。其他作者还包括蒙大拿州立大学的研究生特伦顿·沃尔夫 (Trenton Wolfe)、加州大学旧金山分校微生物学和免疫学教授彼得·特恩鲍 (Peter Turnbaugh) 以及蒙大拿州立大学微生物学和免疫学教授塞斯·沃克 (Seth Walk)。

美国国立卫生研究院、美国国家食品与农业研究所和宾夕法尼亚州卫生部资助了这项研究。