2024-10-18
文章题目：Effects of BBIBP-CorV vaccine on gut microbiota and short-chain fatty acids
in mice exposed to bis (2-ethylhexyl) phthalate and dioctyl terephthalate
中国环境科学研究院在《Environment International》上发表了BBIBP-CorV疫苗对暴露于邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和对苯二甲酸二辛酯小鼠肠道微生物群和短链脂肪酸影响的研究成果，影响因子10.3。本研究中短链脂肪酸靶向检测、16s及部分数据分析工作均由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
研究背景 DEHP作为增塑剂具有高诱变性、致癌性和顽固性的特点，最近的研究已经在湖泊、河流和地表水体内检测到DEHP和DOTP。DOTP与DEHP具有相同的亲脂性，鉴于与DEHP和DOTP相关的重大健康问题，有必要进行全面的研究，以充分了解它们对生物体代谢过程的影响。 微生物组与宿主健康之间的相互作用在调节免疫应答中起着重要作用，肠道微生物群落与各种炎症和代谢紊乱有关。然而，关于DEHP和DOTP对复杂肠道微生物反应影响的全面研究尚缺乏。由于BBIBP-CorV疫苗对COVID-19具有很好的疗效，肠道菌群与炎症和肠道菌群相关代谢组学的相关性正日益明确。然而，微生物群及其代谢物对暴露于环境污染物的疫苗诱导炎症反应的影响知之甚少，作者就此展开了一系列研究。
技术路线
研究内容 BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露小鼠炎症和脂质代谢紊乱的影响 将BBIBP-CorV疫苗腹腔注射给BALB/c小鼠，同时注射含有DEHP、DOTP的水样(图1A)。在暴露期间，DEHP或DOTP处理小鼠的体重和白色脂肪重量没有显著差异(图1B)。DEHP和DOTP暴露后，血糖水平明显降低。然而，与单独接触DEHP相比，接种疫苗后观察到显著增加。有趣的是，所有疫苗组的肝脏重量都显著降低(图1B)。治疗4周后，接种BBIBP-CorV疫苗的小鼠IgG浓度高于接种载体、DOTP或DEHP的小鼠(图1C)。在载体组和仅接种疫苗组，H&E染色的肝细胞排列紧密(图1D)。然而，DEHP暴露导致肝脏空泡化、炎症细胞浸润和肝脏中IL-4含量增加(图1C)。DOTP暴露还会引起肝细胞分散、肝空泡化、炎症细胞浸润和肝脏变性。此外，DEHP +疫苗组和DOTP +疫苗组的肝脏切片可见肝变性增加。接种后肝脏结构改善，肝脏IL-4水平显著降低。肠道组织学分析显示DEHP和DOTP处理组小鼠出现异常(图1E)，如粘膜结构破坏、组织坏死、腺体萎缩、炎症细胞浸润和杯状细胞减少。 图1 BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露小鼠炎症和脂质代谢紊乱的影响(n = 6) BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露小鼠肠道微生物群的影响 4周后，污染暴露小鼠和疫苗处理小鼠的肠道微生物组在Chao1方面存在显著差异(图2A)。基于PERMANOVA的Beta多样性分析(PCoA分析)显示，与饮用水组和仅接种疫苗组相比，DEHP、DOTP、DEHP +疫苗接种组和DOTP +疫苗接种组的微生物群聚类显著不同(图2B)。接种疫苗后，Firmicutes和Verrucomicrobia的相对丰度显著降低，Bacteroidetes和Proteobacteria的相对丰度显著增加(图2C)。DEHP和DOTP暴露小鼠在属水平上的细菌组成差异发生了显著变化(图2D)。图2E显示了物种水平上相对丰度的热图。IgG和IgM浓度与肠道菌群丰度的线性关系如图2F所示。这些结果表明，单独接种疫苗或接种DEHP、DOTP、DEHP +疫苗和DOTP +疫苗后，肠道菌群显著影响小鼠IgG的产生。 图2 BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露小鼠肠道微生物群的影响(n = 5) BBIBP-CorV疫苗对暴露于DEHP和DOTP小鼠肠道微生物相关代谢物(SCFAs)的影响 采用LC-MS/MS对饮用水组、DOTP组、DEHP组和接种组小鼠盲肠内容物进行针对SCFAs的代谢组学分析(图3)。主成分分析显示，接种疫苗组、DOTP组、DEHP +接种组和DOTP +接种组的SCFAs与载体处理组有显著差异(图3A)。4周后，与对照组相比，处理小鼠盲肠内容物中7种SCFAs(乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸和己酸)的浓度发生了变化(图3B)。特别是在DEHP、DOTP、DEHP +接种和DOTP +接种组中，乙酸和丁酸的浓度显著下降(图3C)。疫苗处理小鼠的乙酸和丙酸含量明显低于载体处理小鼠。为了确定SCFAs与肠道微生物群之间的潜在关系，作者进行了涉及SCFAs、肠道微生物群和生物学指标的网络热图分析(图C)。SCFAs与肝脏TG和血浆LDL水平呈显著负相关。这些数据表明SCFAs参与脂质代谢。不同处理28天后，小鼠体内SCFAs的变化与IgG和IgM浓度的关系(图E)。己酸与IgG呈负相关，乙酸与IgM呈负相关，异丁酸与IgM呈正相关。 图3 BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露小鼠肠道微生物相关代谢物(SCFAs)的影响(n = 5) BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露下抗生素诱导的FMT小鼠肠道微生物群和SCFAs的影响 为了确定肠道微生物群在应对疫苗接种和环境污染物(DEHP和DOTP)中的作用，对抗生素处理和FMT的小鼠样本进行了16S rRNA测序和靶向代谢组学分析，如图4所示。PCoA分析显示，处理组与环境水处理组或疫苗处理组之间存在明显的分离，表明肠道微生物群存在相当大的差异(图4A)。特别是，在DEHP处理后，厚壁菌门与拟杆菌门的比例显着降低(图4B)。DEHP、DOTP、BBIBP-CorV疫苗接种组和环境水处理组在种水平上的细菌差异如图4C所示。使用多元统计模型对不同SCFA进行PCA（图4D），结果表明，与环境水处理组相比，DEHP、DOTP、BBIBP-CorV疫苗接种和DEHP+BBIBP-CortV疫苗接种显著影响了SCFAs的含量。箱形图显示了不同处理后靶向SCFAs的显著变化(图4E)。其中，与载体组相比，接种BBIBP-CorV后，乙酸和丙酸含量显著降低。此外，DOTP + BBIBP-CorV接种组的异丁酸丰度显著增加。我们的结果显示，SCFAs与血浆和肝脏指数之间存在显著相关性(图4F)。其中，丁酸与TNFα、IL-4、血浆TCHO、血浆TG、肝脏TG、血浆LDL呈正相关，乙酸与血浆HDL呈负相关。 图4 BBIBP-CorV疫苗对DEHP和DOTP暴露下粪便微生物群移植(FMT)抗生素诱导小鼠肠道微生物群和SCFAs的影响(n = 5)
研究结论 本研究结果表明，DEHP和DOTP暴露与肠道微生物群组成和代谢组学特征的变化有关，从而扩大了我们对肠道微生物群和微生物组相关SCFAs对BBIBP-CorV疫苗接种有效性影响的认识。值得注意的是，我们没有观察到肝脏和肠道的病理变化，这为BBIBP-CorV疫苗在啮齿动物模型中的安全性提供了证据。总的来说，这些发现强调了BBIBP-CorV疫苗接种、肠道微生物组组成和对环境污染物的反应之间的关系，这可能有助于SARS-CoV-2疫苗的开发和风险评估。 原文索引：Teng M, Sun J, Zhao L, Li Y, Zhang Z, Zhu W, Zhang Y, Xu F, Xing S, Zhao X, Wu F. Effects of BBIBP-CorV vaccine on gut microbiota and short-chain fatty acids in mice exposed to bis (2-ethylhexyl) phthalate and dioctyl terephthalate. Environ Int. 2024 Aug;190:108851.
