肠道菌群及5-HT在大气PM2.5暴露致小鼠抑郁焦虑样行为中的作用

作者：唐佳婕; 郑佳雪; 宋倩; 康惠文; 崔亚奇; 张雪梅; 尚璇; 蒋守芳^*

来源：环境与职业医学, 2022, 39(12): 1343-1349.

• 大气细颗粒物
• 肠道菌群
• 5-羟色胺
• 抑郁焦虑
• 16S rRNA

[背景]研究表明，PM2.5暴露与中枢神经系统疾病密切相关，可引起认知功能障碍，也会改变肠道菌群的组成，但关于肠道菌群在PM2.5所致小鼠抑郁焦虑样行为中的作用研究很少。[目的]观察大气PM2.5暴露对小鼠抑郁焦虑样行为及肠道菌群组成的影响，探讨肠道菌群调控5-羟色胺(5-HT)在大气PM2.5暴露致小鼠抑郁焦虑样行为中的作用。[方法] 8周龄雄性SPF级C57BL/6J小鼠随机分为对照组(NS组)、益生菌组(LGG组)、PM2.5组(PM组)、联合暴露组(PML组)，每组6只。PM组和PML组小鼠采用细颗粒物实时染毒系统进行PM2.5暴露，浓度为室外的8倍，每天6 h，每周6 d，共7周。LGG组和PML组小鼠灌胃鼠李糖乳杆菌，NS组和PM组灌胃等量生理盐水。高架十字迷宫实验和旷场实验评价小鼠焦虑和抑郁状态。利用16S rRNA高通量测序技术测定小鼠粪便中肠道菌群丰度、多样性和结构组成。ELISA法检测血清和海马组织中5-HT水平。Spearman相关分析肠道差异菌群与海马组织5-HT水平、小鼠抑郁焦虑样行为指标的相关关系。[结果] PM组小鼠开臂次数百分比的M(P25,P75)为0.0%(0.0%,33.3%)，低于NS组[47.7%(25.0%,50.8%)]和PML组[46.9%(40.0%,50.0%)]，差异有统计学意义(P <0.05)。PM组运动总距离和中央区停留时间(■±s)分别为(2.01±0.90)m、(10.31±1.99)s，均低于NS组[(3.80±0.89)m,(14.47±3.07)s];PML组运动总距离为(2.73±1.12)m，低于NS组和LGG组[(4.21±1.08)m]，差异均有统计学意义(P <0.05)。与NS组相比，PM组Simpson指数升高(P <0.05)；与LGG组相比，PML组的Simpson指数下降(P <0.05)。Beta多样性分析结果表明各组小鼠之间肠道菌群组成存在差异。与NS组和LGG组相比，PM组及PML组丹毒丝菌科、杜氏杆菌属细菌丰度升高，普雷沃氏菌科＿UCG-001属丰度降低，差异有统计学意义(P <0.05)。PM组小鼠海马组织5-HT水平为(135.02±10.31)μg·g–1，低于NS组[(178.77±43.15)μg·g–1]和LGG组[(224.85±22.98)μg·g–1];P ML组小鼠5-HT水平[(161.27±15.81)μg·g–1]低于LGG组(P <0.05)。海马组织中5-HT水平与普雷沃氏菌科＿UCG-001属的相对丰度呈正相关(r=0.609 0,P=0.012)，开臂次数百分比与杜氏杆菌属的相对丰度呈负相关(r=-0.463 0,P=0.023)。[结论]大气PM2.5暴露可引起小鼠抑郁焦虑样行为，并与肠道菌群的多样性及相对丰度改变和5-HT水平降低有关，添加益生菌后抑郁焦虑样行为得以改善。

• 单位
  华北理工大学; 公共卫生学院; 生命科学学院