《表1 电离辐射对田鼠和小鼠肠道菌群组成的影响》

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《电离辐射对肠道菌群的影响及基于菌群调节的辐射防护研究进展》

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电离辐射对机体的损伤程度受辐射源、剂量率、暴露时间及机体敏感性等因素影响。胃肠道系统对电离辐射具有高度的敏感性，辐射影响胃肠道的运动、吸收和分泌功能，常见的胃肠道反应为恶心呕吐、腹泻和病理检测可见小肠绒毛断裂、隐窝塌陷、黏膜上皮受损等。电离辐射条件下，无菌动物与常规动物的对比研究直观地反映了肠道菌群对电离辐射的敏感性以及通过调节菌群进行辐射损伤防治的可能性。与常规饲养的动物相比，无菌小鼠对致死剂量辐射引起的肠炎有明显的抵抗性。机制上，这2种动物的辐射敏感性受禁食脂肪诱导因子（fasting-induced adipose factor，Fiaf）的调控；Fiaf由小肠绒毛上皮细胞分泌，在正常小鼠中受肠道微生物群抑制而缺乏，从而导致正常小鼠绒毛内皮细胞和淋巴细胞群体对辐射诱导的细胞凋亡的抵抗力下降[7]。文献报道了辐射模型动物的肠道菌群组成在照射前、后发生的一系列变化（表1）。其中，2018年一项研究表明，生活在切尔诺贝利核辐射污染环境下田鼠的肠道菌群组成发生了明显变化，未污染区域田鼠的厚壁菌门（Firmicutes）/拟杆菌门（Bacteroidetes）比值低于0.9，而核污染区的田鼠厚壁菌门显著增加，厚壁菌门/拟杆菌门比值为1.7；核污染区田鼠的菌群功能也发生了改变，以碳水化合物的降解、同化和转运、外源物质生物降解和DNA损伤通路为特征[8]。辐射可导致菌群发生促炎性失调。C57BL/6J小鼠经192Ir 22 Gy(5.5Gy×4次）直肠内照射，6周后厚壁菌门明显减少，疣微菌门嗜黏蛋白艾克曼氏菌（Akk菌属，Akkermansia）、拟杆菌门拟杆菌属（Bacteroides）和副拟杆菌属（Parabacteroides）、变形菌门萨特菌属（Sutterella）、厚壁菌门苏黎世杆菌属（Turicibacter）丰度显著增加。辐射改变的微生物群在细菌-HT29上皮细胞共培养物中和无菌小鼠体内均刺激白细胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）的分泌，而IL-1是放射性直肠炎损伤的主要驱动因子，或可通过微生物群落调控或直接阻断IL-1来缓解临床辐射治疗引起的组织损伤[9]。XIAO等[10]研究表明，15 Gy全腹部照射（total abdominal irradiation，TAI）使小鼠拟杆菌门相对丰度降低，变形菌门相对丰度升高；拟杆菌纲（Bacteroidia）、β-变形菌纲（Betaproteobacteria）、红蝽菌纲（Coriobacteriia）相对丰度降低，浮霉状菌纲（Planctomycetia）、鞘脂杆菌纲（Sphingobacteria）等相对丰度增加，富氢水灌胃逆转了这种改变并通过My D88对肠道菌群的效应缓解照射引起的胃肠道损伤。机制上，灌胃富氢水主要上调了mi RNA-1968-5p水平而平行下调TAI暴露后小肠组织中My D88的表达水平，进而通过My D88对肠道菌群的效应改善辐射引起的胃肠道毒性。LU等[11]报道了在15 Gy全腹部照射下，小鼠肠道菌的Chao 1指数和Shannon多样性指数未发现显著性差异，但仍改变了菌群组成。辐射导致拟杆菌门相对丰度降低，变形菌门相对丰度增高，拟杆菌科和肠球菌科（Enterococcaceae）丰度降低，但拟杆菌科S24＿7属明显富集。3，3′-二吲哚甲烷（3，3′-diindolylmethane，DIM），可减轻辐照引起的小鼠死亡或体质量减轻，维持小肠干细胞的增殖和分化，恢复菌群的结构变化，并可能通过这种菌群调节作用减轻辐射损伤。