大气细颗粒物暴露对成年雄性小鼠认知功能及肠道菌群组成的影响

目的 研究大气细颗粒物(fine particulate matter,PM2.5)暴露对成年雄性小鼠认知功能以及肠道菌群丰度和多样性的影响.方法 将32只SPF级C57BL/6J成年雄性小鼠随机分为对照组(NS组)、PM2.5暴露组(PM2.5组)、益生菌组(VSL#3组)和PM2.5+VSL#3组(PMV组),每组8只.利用PM2.5在线浓缩和动物全身暴露系统对PM2.5组和PMV组进行PM2.5染毒,PM2.5染毒浓度为室外PM2.5浓度的6倍,每天8h,每周5d,共4周.VSL#3组和PMV组灌胃VSL#3,0.5mL,2×109 CFU/mL.染毒4周后,收集小鼠的粪便进行16 s rRNA高通量测序,利用Morris水迷宫和新物体识别实验测试小鼠的认知功能.结果 PM2.5组小鼠训练4天的逃避潜伏期分别为(54.99±6.77)s,(41.21±9.98)s,(36.27±13.11)s和(30.01±14.80)s,均高于NS组[分别为(32.19±4.59)s,(20.50±6.77)s,(19.93±7.30)s和(16.94±9.91)s],差异有统计学意义(P＜0.05);PMV组小鼠在训练第1天和第2天的逃避潜伏期分别为(39.02±6.23)s和(28.83±9.53)s,低于PM2.5组(P＜0.05);PM2.5组小鼠目标象限停留时间[(18.30±8.88)s],低于NS组[(30.53±9.10)s]和PMV组[(30.00±10.61)s].与NS组的Shannon指数(6.09±0.40)相比,PM2.5组和PMV组的Shannon指数分别为5.05±0.65和5.46±0.52,显著降低(P＜0.05).目标象限时间与放线菌门相对丰度呈正相关(r=0.576,P＜0.05),识别指数与厚壁菌门相对丰度呈正相关(r=0.612,P＜0.05).结论 大气PM2.5暴露可导致小鼠认知功能障碍,并与肠道菌群的多样性及相对丰度改变有关,添加益生菌后可以改善认知功能.