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摘要碳点（carbondots,CDs）是一种粒径小于10nm的新型碳基纳米材料，因其优异的性能而被广泛应用于各个领域。自从发现CDs以来，研究主要集中在其制备和应用上，而忽略了潜在的健康风险。在食品烹饪过程中，含碳丰富的原材料会在高温下发生碳化，不可避免地产生食源性CDs。体内和体外研究均报道CDs可引起细胞活力降低、细胞凋亡、细胞周期紊乱和代谢应激等不良反应，而长期摄入食源性CDs对血糖稳态的影响尚不明确。<br>　　本研究利用常用于啤酒酿造的大麦芽作为原料制备高浓度自酿啤酒，通过层析法提纯食源性CDs，探究慢性CDs暴露对小鼠血糖稳态的影响。研究结果表明，CDs暴露引起小鼠空腹血糖升高、葡萄糖耐受不良和肝脏功能损伤等病理状态。利用RNA-sequencing高通量测序技术对与血糖代谢密切相关的肝脏进行全基因组测序，结果显示，CDs暴露引起差异表达基因显著富集于细菌感染、氧化应激和炎症反应等功能，胰岛素转导和糖异生反应等信号通路。尤其是促进了细胞应对脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）相关的功能和通路，暗示肠道菌群及肠道结构的相关改变。分子生物学实验验证结果表明，CDs暴露导致肠源性LPS移位增强，激活了肝脏中TLR4应答通路、慢性氧化应激和慢性炎症反应，引起肝脏胰岛素信号受阻和糖异生增强。由此本研究推测CDs暴露引起的一系列异常与肠道菌群及肠道相关功能改变有关。<br>　　为探究CDs暴露对小鼠肠道菌群的影响，利用16srRNA测序检测CDs暴露后小鼠结肠中肠道微生物的改变，并设置益生菌共处理实验和粪便菌群移植实验。测序结果显示，CDs显著改变小鼠肠道菌群的组成，导致肠道内有益菌减少，有害菌增多，而益生菌显著恢复了以上变化。粪便移植实验中，在排除了CDs直接作用的情况下，CDs小鼠的肠道微生物引起了受体小鼠肠道菌群失调，尤其是CDs组的标志菌种—脱硫弧杆菌科（Desulfovibrionaceae）成功定植于受体小鼠肠道中，成为其标志菌种。跟踪监测各组小鼠血糖稳态，结果表明，益生菌干预显著恢复了CDs引起的小鼠血糖稳态失衡，而CDs小鼠的肠道微生物引起了受体小鼠血糖稳态失衡。<br>　　脱硫弧杆菌是一种革兰氏阴性菌，可通过释放高活性LPS和硫化氢（hydrogensulphide，H2S）攻击肠道上皮细胞引起肠道屏障受损和LPS移位增强。为了进一步探究CDs引起小鼠血糖稳态失衡的分子机制，首先检测了各组小鼠肠道屏障完整性和LPS移位情况，结果显示，CDs暴露引起小鼠肠道屏障受损和LPS移位增强，而益生菌显著恢复了这些现象。此外，CDs小鼠的肠道微生物引起受体小鼠肠道屏障受损和LPS移位增强。分子生物学结果显示，益生菌显著抑制了肝脏中LPS应答反应—TLR4（toll-likereceptor4）通路的激活，进而改善了肝脏慢性氧化应激和炎症，恢复了胰岛素信号转导。粪便菌群移植实验结果表明，CDs受体小鼠的肠源性LPS移位增强激活了肝脏中TLR4—慢性氧化应激—慢性炎症反应这一系列连锁反应，最终引起胰岛素抵抗。以上结果说明CDs诱导的慢性肝脏氧化应激、炎症反应和胰岛素抵抗受肠道菌群调控。<br>　　为了深入探究肝脏活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）在CDs诱导的胰岛素抵抗中发挥的作用，利用两种抗氧化剂抑制肝脏ROS。结果显示，二者显著抑制了CDs暴露引起的肝脏ROS，但对CDs暴露引起的肠道黏液层损伤、LPS移位增强和肝脏中TLR4通路的激活无明显缓解作用。但二者在一定程度上减轻了肝脏慢性炎症，改善了胰岛素抵抗和糖异生，表明CDs诱导的肠道相关变化不受肝脏ROS调控，在肝脏中，ROS作为TLR4下游对炎症反应有促进作用。<br>　　综上所述，CDs暴露引起小鼠肠道菌群失调，这导致了肠道黏液层受损和LPS移位增强。肠源性LPS通过肠—肝轴激活肝脏中TLR4信号通路，进而促进肝脏慢性氧化应激和慢性炎症，导致胰岛素抵抗。本研究的结果加强了对食源性纳米粒子的健康风险认识，为碳基纳米粒子的内分泌毒性提供了新的见解。此外，本研究也为益生菌改善纳米粒子健康危害提供了数据支持。