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銀納米顆粒影響斑馬魚腸道菌群,雌雄有別

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喜 報

近日,美吉客戶中科院宋立岩老師在國際著名學術期刊《Environmental Science-Nano》發表了題為「Sex dependent effects of silver nanoparticles on the zebrafish gut microbiota」的研究性文章,在研究AgNPs對斑馬魚腸道微生物的影響方面取得新進展,為評估AgNPs對人類和水生動物的影響提供了新見解。

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文章一覽

研究背景

納米材料由於具有獨特的物理化學特性,使其在工程學、電子、醫藥等領域具有多種多樣的應用。其中銀納米粒子(AgNPs)材料應用最廣泛,且許多AgNPs產品是水生環境中AgNPs的潛在來源,而AgNPs對水生生物和人類的影響是致命的。

AgNPs在水生生物中產生多種有害的效應,如致癌、氧脅迫、導致細胞和DNA損傷等。另外,AgNPs也能加速胚胎髮育畸形。急性暴露於AgNPs下,會對斑馬魚產生很多影響,如Ag的積累會改變斑馬魚胚胎和成年鰓的整體基因表達模式。AgNPs也可能影響腸道微生物組,同時對水生生物的發育產生不利影響。然而,AgNPs對水生動物胃腸道的影響依然鮮為人知。因此本文通過模式動物斑馬魚來研究AgNPs對其腸道微生物的影響,以此來幫助評估AgNPs對人類和水生動物的影響。

實驗設計

本研究分為8組,共包含40個斑馬魚腸道樣本,利用Illumina Miseq平台對16S rDNA V3-V4區進行測序,研究AgNPs對斑馬魚腸道微生物的影響。

研究結果

1、AgNP不會影響斑馬魚的體長、體重,但是中等濃度和高濃度的AgNPs會導致腸體指數會顯著下降(圖1);

圖1:AgNPs對斑馬魚發育的影響;

(A)和(B)雄性和雌性斑馬魚體長;(C)和(D)雄性和雌性斑馬魚體重;(E)和(F)雄性和雌性斑馬魚腸體指數

2、AgNPs顯著降低雄性斑馬魚腸道微生物豐富度和多樣性,但是對雌性斑馬魚腸道微生物豐富度和多樣性沒有顯著的影響(圖2);

圖2:AgNPs對斑馬魚腸道微生物豐富度和多樣性的影響;

(A)和(B)雄性和雌性斑馬魚腸道微生物OTUs;(C)和(D)雄性和雌性斑馬魚腸道微生物Chao指數;(E)和(F)雄性和雌性斑馬魚腸道微生物Shannon指數

3、AgNPs影響斑馬魚腸道微生物的組成,梭桿菌門(Fusobacteria)和變形菌門(Proteobacteria)均是雌雄斑馬魚腸道支配物種,雄魚體內梭桿菌和變形菌丰度提高,而雌魚則不受影響;

圖3:AgNPs對斑馬魚腸道微生物群落的影響;

(A)和(D)門水平雄性和雌性斑馬魚腸道主要微生物的相對丰度;(B)和(E)雄性和雌性斑馬魚腸道微生物中梭桿菌門的相對丰度;(C)和(F)雄性和雌性斑馬魚腸道微生物中變形菌門的相對丰度;*代表差異顯著性(* p

4、AgNPs影響斑馬魚腸道微生物群落結構,PCA分析揭示斑馬魚雄性處理組和對照組腸道微生物群落組成不同,而雌性處理組和對照組物種組成腸道微生物群落組成較相似(圖4);

圖4:AgNPs處理下斑馬魚腸道微生物多樣性分布;

(A)雄性斑馬魚腸道微生物群落結構的PCA分析;(B)雌性斑馬魚腸道微生物群落結構的PCA分析

研究結論

慢性接觸AgNPs後,其會在斑馬魚消化道內積累;AgNPs不僅能顯著降低雄性斑馬魚腸道微生物群落多樣性,而且會顯著改變其腸道微生物群落組成,但是對雌性斑馬魚卻沒有影響。

參考文獻:

Song L, Wu J, Xi C, et al. Sex dependent effects of silver nanoparticles on the zebrafish gut microbiota[J]. Environmental Science: Nano, 2018.

微生態事業部 文案|張俊彪


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