植物乳杆菌对全氟化合物毒害的缓解及作用机制

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) is a new type of persistent organic pollutants and its pollution has become a global environmental problem. There is still no safe and effective method to resolve the accumulation of PFASs in the human body and the resulting toxicity. The preliminary study of this project showed that Lactobacillus plantarum can alleviate PFASs toxicity as an effective dietary supplements. However, the mechanism of strains in alleviating PFASs toxicity is still not clear. The objective of this project is to investigate the mechanism of Lactobacillus plantarum in adsorbing PFASs on cell and molecular levels with absorption model in vitro; Using PFASs exposed cell model and animal model, combined with transcriptomics and metabolomics analysis methods, to analyze the effects of Lactobacillus plantarum on alleviating PFASs toxicity by cells protection, physiological metabolic regulation and gene expression regulation; Through metagenomic sequencing analysis combined with intestinal metabolites analysis, to discover the potential mechanism of Lactobacillus plantarum in alleviating PFASs deleterious effects by regulating the intestinal flora structure. The results will show new light on methods in alleviating PFASs toxicity and provide theoretical basis and guidance to its applications.

全氟化合物（PFASs）是一类新型持久性污染物，其污染已成为全球性环境问题。目前针对PFASs在人体内的积累和毒害暂时还没有安全有效的解决方法。本项目前期研究表明植物乳杆菌可以作为缓解PFASs毒害的有效膳食补充剂。然而，植物乳杆菌缓解PFASs毒害的机制尚不清楚。本项目拟采用体外吸附模型，从细胞水平和分子水平上揭示植物乳杆菌吸附PFASs的机制；利用PFASs暴露细胞模型和动物模型，结合转录组学及代谢组学分析手段，深入解析植物乳杆菌在细胞保护、生理代谢调节和分子表达调控等方面对PFASs毒害的缓解作用；通过宏基因组测序结合肠道代谢产物分析，解释植物乳杆菌通过调节肠道微生态缓解PFASs毒害作用的潜在机制。研究结果将在乳酸菌功能挖掘方面形成关于乳酸菌缓解PFASs毒害的新认识，为相关研究与应用提供理论依据和指导。

鉴于全氟化合物在环境介质中的持久性、难降解性，造成人体多系统、多器官损伤的严重性，虽然动物造模大剂量实验显示全氟化合物具有致命的毒性，然而对于人类，除特殊工作环境的工作者，全氟化合物所造成的一般均为缓慢积累性损伤，故目前临床上几乎没有针对性的治疗药物。针对全氟化合物蓄积和其毒性作用探索一种新的干预或治疗方法显得十分必要，通过膳食干预达到减少全氟化合物摄入或减少全氟化合物对机体造成损伤的目的，将会是一种非常有潜力的预防手段。本项目深入分析了乳酸菌对全氟化合物的吸附特性，确定乳酸菌在人体胃肠道内能够以很高的效率媳妇全氟化合物；同时还证明乳酸菌的抗氧化能力是乳酸菌除吸附作用以外用以缓解全氟化合物毒害的重要途径；此外，项目进一步全面阐述了全氟化合物对机体的损伤机制：除对机体直接的氧化损伤以外，全氟化合物对肠道内环境的影响还能够对机体造成进一步的损伤；最后，结合乳酸菌对全氟化合物的吸附能力、抗氧化能力以及对肠道内环境调节能力，项目深入分析了乳酸菌缓解全氟化合物毒害的途径及机制：（1）通过吸附作用降低体内残留的全氟化合物；（2）通过其抗氧化能力缓解全氟化合物对机体造成的氧化损伤；（3）通过调节菌群结构及菌群代谢产物，缓解全氟化合物造成的肠道内环境紊乱，从而减少由于肠道内环境紊乱所带来的进一步损害。这种以乳酸菌为基础的膳食干预策略，较以往治疗全氟化合物毒害时使用的螯合剂及抗氧化剂等药物，更具有优势，具有非常广阔的应用前景和市场潜力。