戊菌唑对小鼠肠道微生物群和代谢的影响

研究方案：32个雄性小鼠，分成4组，取粪便及血清样本，每组重复8个样。

检测方式：粪便检测16s；血清检测LC-MS/MS

技术路线图：

1、戊菌唑及其异构体对肠道微生物的影响

16s测序PCOA分析可以看出暴露在（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑对小鼠肠道微生物群的影响（图2a）。PC1、PC2和PC3的变异率分别为20.58%、13.53%和8.26%。（±）-戊菌唑治疗组与对照组微生物群有分离情况，其他治疗组和对照组之间没有明显的分离。此外，与（±）-戊菌唑和（+）-戊菌唑治疗组不同，暴露于（-）-戊菌唑导致小鼠肠道微生物群的丰富性和多样性显著降低（图2b-c）。

线性判别分析组间有显著差异的特定分类群（图3a），产生了枝状体（图3b）。对照组小鼠细菌分类组的组成变化不大。但（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑治疗组的细菌分类组成存在显著差异。特别是（±）-戊菌唑治疗组小鼠在厚壁菌门、理研菌科、瘤胃球菌科和颤螺菌属均有不同程度的变化。相反，RF32、α-变形杆菌、普雷沃菌科和普雷沃菌属在（-）-戊菌唑处理的小鼠中存在差异。脂原菌科、伯克氏菌目、β-变形杆菌属和萨特菌在（+）-戊菌唑治疗组表现出差异。这些结果表明小鼠的肠道微生物群对（±）-戊菌唑，（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑敏感。

图2. 各治疗组肠道微生物群的主坐标分析、丰富度和多样性

图3. 不同群体中不同细菌类群的显著差异

2.细菌群落分析

不同组小鼠的微生物群根据分类分析而有所不同（图4）。在门水平上，（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑治疗组的主要微生物门相对丰度有显著差异（图4a）。与对照组相比，（±）-戊菌唑暴露后，变形杆菌的相对丰度显著降低，类杆菌相对丰度显著增加。此外，（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）戊菌唑暴露后，主要微生物科和属水平的相对丰度受到干扰（图4c-d）。在属水平上（±）-戊菌唑处理组中，类杆菌、螺旋杆菌、丹毒滴虫科和拟杆菌科的相对丰度显著下降，而（+）-戊菌唑治疗组，RF32、普雷沃菌和YS2的相对丰度显著增加。一般来说，在（±）-戊菌唑，（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑暴露后，观察到差异肠道微生物群反应。

3.戊菌唑及其异构体对小鼠血清代谢的影响

采用LC-MS/MS方法测定血清代谢谱，检测到182个代谢物。在PCA图中观察到，良好的分离趋势（图5a）。（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑治疗组小鼠血清代谢谱紊乱。通过PLS-DA和排列图模型鉴定了显著改变的代谢物。与对照组相比，治疗组的PLS-DA图有显著差异（图5b-d）。暴露在（±）-戊菌唑，（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑后，62种代谢物的相对丰度发生了显著变化（图6a）。与对组相比，（±）-戊菌唑治疗组，29种代谢物的相对丰度显著增加。（+）-戊菌唑治疗组23种代谢物的相对丰度发生了显著变化。12种代谢物相对丰度显著增加，11种代谢物相对丰度显著下降。（-）-戊菌唑治疗组36种代谢物相对丰度的变化。17种代谢物显著增加，而19种代谢物的相对丰度显著降低。

总的来说，接触（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑后5种代谢物发生了显著变化。（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑暴露导致15种代谢物发生显著变化。与（±）-戊菌唑相比，在（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑治疗组中10大代谢物发生变化（图6b）。参与色氨酸代谢、脂质和葡萄糖代谢以及肠道微生物群代谢的16种代谢物相对丰度有显著变化（图6c）。血清代谢组学显示，（±）-戊菌唑、（+）-戊菌唑和（-）-戊菌唑破坏了小鼠的代谢谱。

图5. 所有组的PCA评分图和每两组的PLS-DA评分图

4.代谢途径的分布

对小鼠的生物代谢网络进行分析，在（±）-戊菌唑治疗组中，组氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸、精氨酸和脯氨酸代谢等三种代谢途径发生了显著改变（图7a）。在（-）-戊菌唑治疗组中，精氨酸和脯氨酸代谢、苯丙氨酸、β-丙氨酸和苯丙氨酸生物合成、酪氨酸和色氨酸代谢等4条代谢途径发生了显著改变（图7c）。但这些代谢途径不受（+）-戊菌唑暴露的影响（图7b）。

图7. 代谢途径分析