BTVT通过肠-脑轴改善孕哺期氧化钕暴露诱导的子代血脑屏障损伤

摘要

目的:稀土元素（rare earth elements,REEs）暴露与多种全身性疾病有关，但其通过肠-脑轴对子代血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）的影响尚不清楚。本研究通过对亲代暴露于氧化钕（neodymium oxide,Nd₂O₃）的子代大鼠组织进行检测，以探究亲代Nd₂O₃暴露对子代BBB完整性的影响，并探讨双歧杆菌四联活菌片（bifidobacterium tetrad viable tablet,BTVT）对Nd₂O₃所致子代肠道及BBB损伤的改善作用。方法:选取健康成年SD大鼠，按雌雄1:1的比例进行合笼，次日清晨检查是否出现阴栓，发现阴栓的当天标记为妊娠第0天。将60只妊娠大鼠随机分为Control组、50 mg/（kg·d） Nd₂O₃组、100 mg/（kg·d） Nd₂O₃组、200 mg/（kg·d） Nd₂O₃组及200 mg/（kg·d） Nd₂O₃+BTVT组，分别给予10 mL/（kg·d）的0.9%NaCl溶液、50 mg/（kg·d） Nd₂O₃、100 mg/（kg·d） Nd₂O₃、200 mg/（kg·d） Nd₂O₃及200 mg/（kg·d） Nd₂O₃+BTVT灌胃。所有组别均在妊娠期和哺乳期每日灌胃1次。在子代大鼠出生后第21天（断乳期）取其粪便、脑组织和结肠组织进行检测。采用苏木精-伊红（hematoxylin and eosin,HE）染色观察脑组织和肠黏膜结构的改变。采用气相色谱-质谱法（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）检测子代大鼠粪便中短链脂肪酸（short-chain fatty acid,SCFAs）乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸含量的变化。尾静脉注射伊文思蓝（evans blue,EB）后进行心内灌注，取灌注后的脑组织检测BBB通透性变化。采用逆转录聚合酶链反应（reverse transcription PCR,RT-PCR）检测紧密连接相关基因闭锁蛋白（occludin）、闭锁小带蛋白1（zonula occludens-1,ZO-1）的表达水平。采用蛋白质印迹法（Western blotting,WB）检测occludin、ZO-1蛋白的表达水平。通过电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS）检测子代大鼠脑组织中钕元素含量。结果:HE染色结果显示:亲代母鼠Nd₂O₃暴露后，子代大鼠结肠黏膜下间隙增大、水肿，并伴有淋巴细胞等炎症细胞浸润，脑组织出现空泡，神经元大量变性；BTVT干预后，子代大鼠肠黏膜结构接近正常，炎症细胞浸润和神经元变性得到改善。GC-MS检测结果显示:亲代母鼠暴露于Nd₂O₃后，子代大鼠粪便中乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸含量均较Control组显著降低，戊酸和异戊酸含量均显著升高（均P<0.05）;BTVT干预后，粪便中乙酸、丙酸和异丁酸的含量均较200 mg/（kg·d） Nd₂O₃组显著上升（均P<0.05），戊酸含量下降（P<0.05），均接近Control组含量。EB染色结果显示:亲代母鼠暴露于Nd₂O₃后，子代大鼠脑组织内EB渗透量显著增加（P<0.05）;BTVT干预后的子代大鼠脑组织内EB渗透量较200 mg/（kg·d） Nd₂O₃组显著减少（P<0.05）。RT-PCR和蛋白质印迹结果均显示:亲代母鼠暴露于Nd₂O₃后，子代大鼠脑组织的occludin和ZO-1基因和蛋白质表达水平均较Control组显著下降（均P<0.05）;BTVT干预后的子代大鼠脑组织内occludin和ZO-1基因和蛋白质表达水平均较200 mg/（kg·d） Nd₂O₃组显著升高（均P<0.05）。ICP-MS结果显示：与Control组相比，亲代母鼠Nd₂O₃暴露均可显著增加子代大鼠脑组织内钕含量（均P<0.05）;BTVT干预后的子代大鼠脑组织内钕含量显著低于200 mg/（kg·d）Nd₂O₃组（P<0.05）。结论：亲代妊娠期及哺乳期暴露于Nd₂O₃改变了子代肠黏膜的健康状态，增加了BBB通透性和脑中钕元素含量，导致神经元大量变性，BTVT共处理能够缓解Nd₂O₃所造成的子代肠道及BBB损伤。

关键词

稀土元素 / 氧化钕 / 肠道菌群 / 血脑屏障 / 双歧杆菌四联活菌片