一种降低小鼠砷吸收和积累的方法

本发明属于污染物毒性评价领域，具体涉及一种降低小鼠砷吸收和累积的方法。

背景技术：

1、砷是一种社会生产活动中的一种重要元素，被广泛用于合金、农药、防腐剂制造以及制药等领域。在砷的开采和加工过程中，砷不可避免地进入周围土壤、水体等环境中，造成环境污染问题。砷化合物均是高毒性物质，可导致人体皮肤、心肌、呼吸、消化、神经、造血以及免疫系统不同程度的损伤，严重时导致多器官及组织的癌变。当砷在环境介质中含量超过定值时，人和禽畜通过直接接触或食物链摄入过量砷而造成急性或慢性砷中毒。据世界卫生组织公布全球至少有五千多万人口面临地方性砷中毒的威胁，其中大多是亚洲国家，而中国为最严重国家之一。对我国183个湖泊、531个水库的调查结果显示，其中有5.5％的湖泊和1.6％水库水质为ⅳ类及劣ⅳ类，砷含量的水平正在逐年增高。除了水体污染外，土壤的砷污染也十分严重，我国土壤中的砷浓度的平均值为世界平均值的2倍，我国有58万km2的土壤砷浓度超标，近两千万人生活在土壤砷污染高风险区。土壤、水体等环境介质中砷元素容易富集在水稻籽粒中，并随着稻米食用被人群摄入，从而产生潜在的不良影响。因此，如何安全、合理、有效、方便地控制高砷本底值地区居民在日常环境接触、饮食过程中摄入砷的环境健康风险，成为亟待解决的问题。

2、肠道菌群可以消化食物成分，合成必要维生素，刺激和调节免疫系统，排除病原体，清除毒素并且支持肠道功能。因此我们通过摄入膳食补充剂调节肠道菌群，构建健康肠道菌群类型，增强肠道屏障来降低日常接触及饮食摄入砷的环境健康风险。早期研究证明，肠道微生物群在保护宿主免受急性砷毒性方面起到了关键性作用。肠道微生物通过调节代谢产物，特别是氨基酸及脂质的代谢，影响摄入砷的溶解，并通过影响可生物利用高的无机砷和生物利用度低的有机砷之间的砷形态转化，在砷的生物可利用性中发挥重要作用。

3、基于上述分析，本专利创新性地通过简单的膳食补充一种益生元即低聚半乳糖，调节体内肠道微生物群构成，改变砷在肠道中的形态，将可生物可利用性高的无机砷转化为生物可利用性低的有机砷，从而降低了小鼠体内砷的吸收和积累，能够降低日常接触及饮食过程中摄入砷的健康风险。

技术实现思路

1、鉴于上述不足，本发明提供了一种降低小鼠砷吸收和累积的方法，该方法采用低聚乳糖作为补充剂，以此来降低小鼠肠道中的砷吸收与累积。同时能够促进肠道内部分益生菌的定植，从而显著增加上皮细胞中杯状细胞的生长，促进其分泌粘蛋白muc2，在消化道内与水、无机盐、抗菌肽等共同组成粘稠的凝胶型网状结构黏液层，增强肠道屏障功能。膳食补充低聚半乳糖可以促进矿物质元素吸收、提高免疫力、促进短链脂肪酸(scfa)的抗肿瘤作用，减少有害微生物代谢，对人体健康产生有益作用。本专利发现膳食补充50g·kg-1低聚半乳糖(日低聚半乳糖摄入计量约为8.75g·kg-1体重)能够显著降低小鼠体内砷吸收。

2、本发明是通过如下技术手段实现的：

3、一种降低小鼠砷吸收和累积的方法，包括：

4、(1)评估砷污染地区人群的砷暴露水平

5、参考高砷暴露地区人群砷暴露水平，选定饲料中砷浓度为7.49ppm，使用砷源为砷酸钠溶液。

6、(2)膳食补充低聚半乳糖对砷吸收的影响

7、开展小鼠活体实验，经评估确定饲料中砷含量为7.49ppm。对于对照组使用ain-93g饲料加入适量纯水及砷溶液，对饲料精选揉搓制做成细棒状后，进行冷冻干燥；

8、膳食补充低剂量低聚半乳糖处理组在原有饲料制做基础上混入10g·kg-1低聚半乳糖(日低聚半乳糖摄入计量约为1.75g·kg-1体重)饲料揉搓成细棒状后也进行冷冻干燥。膳食补充高剂量低聚半乳糖处理组在原有饲料制做基础上混入50g·kg-1低聚半乳糖(日低聚半乳糖摄入计量约为8.75g·kg-1体重)饲料揉搓成细棒状后也进行冷冻干燥。制作好后将所有处理组的饲料定量提供给小鼠，共计28天，小鼠自由进食饲料和纯水。暴露28天后采集小鼠的肝肾，血液，肠道内容物，尿液。对肝肾进行冷冻干燥，将血液，肝肾消解，利用icp-ms测定消解液，尿液中砷的含量，进而计算出肝肾，血液，尿液中砷的含量。保存小鼠回肠切片进行ab-pas染色，分析其肠道粘膜的完整性及粘液丰富度，提取小鼠回肠rna，测定回肠紧密连接及粘蛋白的表达情况从而评估小鼠膳食补充低聚半乳糖后肠道屏障水平。将小鼠肠道内容物进行16srna测序和代谢产物进行分析，确定对照组和膳食补充低聚半乳糖组肠道微生物群落组成及其代谢差异。

9、(3)明确膳食补充低聚半乳糖对小鼠砷吸收的效果

10、实验结束后发现，相比于空白对照组，膳食补充50g·kg-1低聚半乳糖的处理组，小鼠血液中砷含量为16.25±4.98ug/kg,血液砷含量降低了77.90％(图a)；肝脏中砷含量为0.22±0.08mg/kg，砷含量降低了56.03％(图b)；肾脏中砷含量0.37±0.16mg/kg，砷含量降低了66.81％(图c)，尿液中砷的排泄因子25.04±12.91％，尿液砷的排泄因子降低了59.66％(图d)。而表明膳食补充10g·kg-1低聚半乳糖的处理组，血液，肝脏，肾脏，尿液中砷含量并未产生明显变化。因此我们明确了膳食补充50g·kg-1低聚半乳糖能够降低小鼠体内砷的吸收。

11、(4)环境接触及饮食摄入导致居民砷暴露计量评估

12、针对不同砷污染地区，综合考虑人群日常环境接触砷及饮食摄入砷的含量，并根据对补充不同剂量低聚半乳糖情况下小鼠体内砷的吸收与蓄积情况，确立在安全范围内能够有效降低人体对摄入砷的吸收和积累的膳食补充方案，用于长期砷污染地区居民膳食营养补充，为保障我国居民人体健康提供指导意见。

13、本发明的有益效果在于：

14、本发明以ain-93g粉料混合50g·kg-1低聚半乳糖和7.49ppm砷酸钠制成饲料，开展小鼠实验。本实验设置对照组、膳食补充低剂量低聚半乳糖组、膳食补充高剂量低聚半乳糖组，测定暴露期后小鼠肝肾、血液、尿液中砷含量并通过16srrna测序进行小鼠微生物群落分析，同时测定小鼠肠道内容物中代谢产物变化。实验结束后发现，相比于空白对照组，膳食补充50g·kg-1低聚半乳糖的处理组，小鼠血液中砷含量为16.25±4.98ug/kg,血液砷含量降低了77.90％(图a)；肝脏中砷含量为0.22±0.08mg/kg，砷含量降低了56.03％(图b)；肾脏中砷含量0.37±0.16mg/kg，砷含量降低了66.81％(图c)，尿液中砷的排泄因子25.04±12.91％，尿液砷的排泄因子降低了59.66％(图d)。而表明膳食补充10g·kg-1低聚半乳糖的处理组，血液，肝脏，肾脏，尿液中砷含量并未产生明显变化。因此我们明确了膳食补充50g·kg-1低聚半乳糖能够降低小鼠体内砷的吸收。

15、益生元可以改变肠道微生物群落组成，增强肠道益生菌定植、促进矿物质元素吸收、提高免疫力、减少有害微生物代谢。除低聚半乳糖(半乳寡糖)外其他多种益生元如：大豆寡糖(大豆低聚糖)，异麦芽寡糖(异麦芽糖低聚糖)，木寡糖(低聚木糖)，异麦芽酮糖，果寡糖(低聚果糖)，甘露寡糖，壳寡糖，乳糖醇，菊粉，低聚乳果糖，螺旋藻等也同样可以被肠道微生物利用，改变肠道微生物类型，增强肠道有益菌的丰度，改变砷在胃肠道内形态及其生物可利用性，从而达到相同的摄入膳食补充剂降低砷吸收和积累的目的。