富硒鼠李糖乳杆菌对铅诱导大鼠肝脏和肠道损伤的保护作用
铅（Pb）被广泛用于各种行业，在世界各地造成严重的环境污染和健康危害。已发现过量的铅暴露对神经、造血和生殖系统以及肾脏和肝脏有有害影响。过度的铅暴露往往会诱发生物体内自由基和活性氧（ROS）的产生。ROS在肝脏中的积累会导致脂质过氧化和损伤。氧化应激已被作为铅毒性的关键机制之一。在临床治疗中，螯合疗法被广泛用于预防和治疗铅中毒。乙二胺四乙酸（EDTA）是铅中毒治疗中最常用的螯合剂之一。二硫醇药物也被用来在短期内降低血铅浓度。然而，这些药物有一些副作用，如EDTA会导致体内必需的微量元素过度流失。开发安全的材料来保护和治疗铅中毒是非常必要和重要的。在早期的研究中，硒被开发为缓解铅毒性的潜在药剂。一方面，硒是谷胱甘肽过氧化物酶活性部位的一部分，谷胱甘肽过氧化物酶是一种抗氧化酶，对氧化应激提供保护。另一方面，作为一种带负电荷的非金属元素，硒可以与带正电荷的铅离子结合，形成铅硒蛋白复合物，可以减轻铅的毒性。
此外，肠道微生物群在铅中毒的发生和缓解中也起着重要作用。一方面，铅暴露会对肠道生理和微生物群造成毒性，如降低细菌多样性和有益菌的丰度，通过改变肠道微生物群的代谢促进病原菌的肠道感染。肠道微生物群的调控被认为是预防铅中毒的新策略。许多细菌已被证明可以调节或恢复小鼠和人类患者的肠道微生物群失调。一些能够调节肠道微生物群的当前和下一代益生菌也已被报道。近年来，口服益生菌也已被发现以改善铅的毒性。例如，摄入植物乳杆菌和Reuteri乳杆菌可以通过增加粪便中铅的排泄来帮助铅解毒和生物修复。通过摄入益生菌一些丰富的肠道细菌也可以减少动物组织中铅的吸收和积累。鼠李糖乳杆菌GR-1可以固定铅，并在肠上皮细胞的Caco-2模型中减轻顶端到底端的重金属转移。显示出缓解铅毒性的潜力。
年2月，西北工业大学HanJin等研究人员在《EnvironmentalPollution》期刊上发表名为《Potentialsoforallysupplementedselenium-enrichedLacticaseibacillusrhamnosustomitigatetheleadinducedliverandintestinaltractinjury》的研究性论文。该研究验证了其研究团队所开发的富硒鼠李糖可以有效地保护肝脏和肠道免受铅的伤害。实验设计如下：
图1实验设计
首先对Se-LRS和SeNPs的特点进行了研究分析，结果表明：EDS分析显示硒元素和细菌细胞之间存在高度重合，表明富硒鼠李糖SHA的成功形成（图2A和2B）。细菌细胞中的GSH介导了硒元素的转化亚硫酸氢盐变成GSH-Se，再由GSH还原酶进一步还原成不溶性的GSH-Se颗粒，最后形成还原的GSH和Se。根据TEM结果（图2C）和EDS分析（图2D），合成的颗粒大小为42.4±10.5nm，含有Se，这表明形成了硒纳米颗粒。此外，XPS分析显示分离出的SeNPs是零价元素硒（图2E），并具有无定形结构（图2F）。Zeta电位分析结果表明，SeNPs的Zeta电位值为-36.6mV，这进一步表明合成的SeNPs是带负电的。
图2所制备的富硒鼠李糖SHA和SeNPs的特点
（A）TEM和（B）Se-LRS的EDS分析（C）TEM（D）EDS（E）XPS（F）SeNPs的XRD分析
研究人员对Se-LRS对人体铅中毒的保护作用进行了探究与分析，结果显示：对于临床症状，在实验过程中，所有组别都没有发现死亡。对照组的小鼠水和饲料摄入量正常，精神表现正常，毛发整齐。铅暴露组的小鼠摄食量严重下降，精神状态欠佳，出现消瘦，毛发不整齐。干预组与对照组之间没有发现明显差异。而铅暴露导致小鼠食物摄入量减少，体重下降，肝脏重量增加，表明有毒性作用（图3A和3B）。同时摄入Se-LRS可恢复这些变量达到对照组的正常水平。给予LRS或SeNPs的效果远低于给予Se-LRS的效果，并且对还原的结果没有显著影响。铅诱导的肝脏指数增加。铅诱导的食物摄入量减少表明铅毒性可以抑制小鼠的食欲。总的来说，在保护铅的毒性方面，用Se-LRS的干预比用LRS或SeNPs的干预更有效。
与对照组相比，PbAc组的血液、肝脏和粪便中的铅含量分别提高了约50倍、倍和10倍（图3D）。在PbAc-Se-LRS组，血液和肝脏中的铅含量分别降低了52%和58%，而粪便中的铅含量则增加了4倍。然而，服用LRS或SeNPs能显著降低血液中的铅含量，并在不同程度上提高了粪便中的铅含量，这比Se-LRS的效率低很多（图3E和3F）。
图3小鼠的一般特征和铅含量
（A）食物摄入量（B）体重（C）肝脏指数（D）血液、（E）肝脏、（F）粪便中的铅含量
研究人员对Se-LRS对铅引起的肝功能和结肠组织损伤的保护作用进行了分析研究，结果显示：肝脏在铅的解毒中起着关键作用。在临床上，血清中ALT、AST、ALP和GGT水平的异常增加是肝功能损伤的标志。显示。与对照组相比，PbAc组的血清ALT、AST、ALP和GGT水平明显较高，表明铅暴露对肝功能造成了严重损伤。只有在进食Se-LRS后，这些指标才保持在与对照组相同的水平。给予LRS后，ALT、AST和GGT也恢复到正常水平。而SeNPS仅使ALT和GGT恢复到正常水平（图4A-D）。
图4血清生化指标和肝脏组织学切片
（A）ALT，（B）AST，（C）ALP，（D）GGT，（E）TC，（F）TG，（G）HDL，（H）LDL，（I）肝脏的组织学分析和组织学评分，倍放大，比例:20μm
肝脏是参与糖和脂质平衡的一个重要器官。血清中TC、TG和LDL的异常增加以及HDL水平的下降是肝脏中脂质代谢紊乱的标志。PbAc组的以上含量表明铅暴露对肝脏的脂质代谢造成了严重损伤（图4E-H）。而正常小鼠的LRS没有肝脏损伤。铅暴露引起的脂质代谢紊乱可以从肝组织的高脂质积累中清楚地看到（图4I）。在PbAc组，肝细胞的排列不规则，可以观察到炎症细胞浸润，并形成了许多大的脂滴。这表明脂质代谢紊乱会导致脂肪在肝脏中的异常积累，从而导致进一步的损害，并且肝脏损伤总是伴随着血脂异常。
PbAc组的病理评分明显高于与对照组相比（图4I）。与PbAc组相比，施用Se-LRS后，血清中TC、TG、LDL和HDL的含量明显恢复到正常水平，肝组织结构也恢复到与对照组相似的正常水平（图4E-H）。然而，LRS的干预只保护了TC和LDL的正常水平，并且在肝组织中仍有一些积累的脂滴。SeNPs的施用显示了TC水平的明显恢复，并且在肝组织中仍有少量累积的脂滴。在使用LRS或SeNPs时，仍然有不规则排列的肝细胞，但在使用Se-LRS时没有发现。这些结果表明，口服Se-LRS也可以在保护铅引起的肝损伤和肝功能障碍方面有很高的效率，比用LRS或Se-NPs干预要好得多。
对照组的结肠组织是正常的。铅酸组的腺体组织紊乱，有炎症细胞浸润。与PbAc组相比，所有的干预措施都能明显减轻铅对小鼠结肠的损害，其中富硒LRS细胞（Se-LRS）的干预效果最好。（图5）。
图5结肠组织
研究人员就Se-LRS对铅引起的肝脏和结肠氧化压力的保护作用进行了分析研究，结果表明：4周的铅暴露导致肝脏和结肠组织中的ROS和MDA明显增加，SOD和GSH明显下降，表明发生了氧化应激（图6）。而且铅中毒可通过产生ROS、降低抗氧化能力和消耗抗氧化剂而导致氧化应激。比较不同干预措施的结果，只有施用Se-LRS能显著保护铅诱导的肝脏和结肠中的ROS、MDA、SOD、GSH和GPx的变化，使其达到对照组的正常水平。然而，LRS或SeNPs的干预没有这样明显的效果。
图6氧化应激参数（A）肝脏，（B）结肠
此外，研究人员就Se-LRS对铅引起的肠道微生物群损害的保护作用进行研究，结果显示：铅暴露导致Chao1、Observed_species和Shannon多样性的明显下降（7A-D），表明肠道微生物群的-多样性减少。在所有组别中没有观察到辛普森多样性指数的明显差异。这与物种丰富的肠道微生物群落不容易受到环境干扰和压力的观察相一致，因为具有类似功能的物种可以填补生态位并保持多样性。当一些物种被破坏时。与Se-LRS或LRS的干预可以有效地将铅诱导的Chao1、Observed_species和Shannon多样性的减少恢复到对照组的正常水平，而用SeNPs的干预并没有将铅诱导的Shannon多样性的减少恢复到正常水平。
与对照组相比，铅暴露导致门类水平上Bacteroidetes的减少和Firmicutes的增加（图7E），Firmicutes和Bacteroidetes的比例（图7G）是衡量肠道微生物群能量储存能力的一个指标，并与发生率高度相关，与PbAc组相比，这些由铅引起的变化在施用Se-LRS后得到很好的恢复，而在SeNPs的干预下则不然，甚至在使用LRS后还会加重。在属的层面上，铅暴露导致Odoribacter和Desulfovibrio减少，Lactobacillus和Bifidobacterium增加（图7H和I）。这些益生菌可以产生更多的有益物质，并抑制致病菌对铅暴露的反应。然而，SeNPs或LRS的干预加剧了铅诱导的Desulfovibrio的减少，但与铅诱导的其他三个属的变化相一致，并分别导致Coprococcus或Bacteroides的增加。
图7肠道微生物群的多样性
（A）Chao1（B）Observed_species（C）Shannon（D）Simpson,Microbiota
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