华南师范大学环境研究院谢凌天教授（化学品污染与风险控制团队）在读硕士研究生刘洪宋和博士研究生李潇等在国际环境领域顶级期刊《Environmental Science & Technology》上发表了题为“Dietary seleno-L-methionine alters the microbial communities and causes damage in the gastrointestinal tract of Japanese medaka Oryzias latipes”的研究性论文。该论文发现：长期环境相关浓度食物相硒代蛋氨酸（Se-Met）对日本鳉鱼肠道组织造成损伤，影响了肠道屏障功能，抑制了肠道组织消化酶的活性，改变了肠道微生物的组成与多样性。研究成果可加强硒对鱼类毒性作用机制的理解，补充了过量硒摄入对鱼类肠道微生物的数据，预测Se-Met等污染物对鱼类种群的影响，为在全球硒污染的水生环境中鱼类灭绝这一现象提供了另一种可能的证据。
图文摘要
引言
硒是一种动物需要的微量必需元素，它的基础性和毒性阈值之间的差异范围非常小。硒元素被同时作为基础元素和毒性元素而受到广泛关注。20世纪70-90年代，美国、挪威等国的科研工作者发现在全球硒污染的水生生态系统中出现了鱼类和鸟类大量灭绝的现象。研究表明，过量的无机硒通过食物链/食物网的传递，最终导致了水生食物链中顶层捕食者（如：鱼类和鸟类）的灭绝。过量硒的毒性机理主要有两点：1. Se-Met是主要的有机硒形态，进入生物体后可替代蛋白质中蛋氨酸，导致蛋白质的折叠错误，进而干扰生物体的正常生理功能；2.硒进入机体内后的代谢活动会导致活性氧簇分子（ROS）的大量产生，最终引起蛋白质、DNA及脂肪等生物大分子结构的改变，造成鱼类氧化损伤。
肠道不仅是机体消化吸收的主要场所，也是机体重要的防御屏障。肠道健康不仅影响着鱼体生理功能的正常行使，也能改变肠道微生物的组成。肠道微生物在肠道健康的维持中起重要作用，同时也与动物的健康（二型糖尿病，心血管疾病等）密切相关。本研究利用组织病理学和16S rRNA基因测序等方法探讨环境相关浓度的食物相Se-Met长期暴露对斑马鱼肠道组织结构及肠道微生物的影响。
图文导读
图1 过量Se-Met累积导致日本鳉鱼生长受抑制
实验结果表明：相比于对照组（C），高（H：27.05 μg Se/g 干重）浓度处理组日本鳉鱼体长与体重都受到抑制。
图2 过量Se-Met导致肠道组织氧化损伤
结果表明，相比于C组，Se在肠道组织的累积量在中浓度（M：11.89 μg Se/g 干重）和高浓度处理组中增加，脂质过氧化产物MDA含量在高浓度处理组中增加，还原性谷胱甘肽与氧化性谷胱甘肽的比值在高浓度处理组受到抑制；表明了过量Se-Met导致肠道组织氧化损伤。
图3 过量Se-Met导致肠道组织损伤及肠道生化指标改变
组织病理学结果显示，相比于对照组，高浓度处理组肠道上皮细胞排列不规则，肠道绒毛短小，肌层厚度变薄，显示肠道组织出现病理变化；同时，高浓度处理组中肠道组织中的DAO（二胺氧化酶），D-乳酸含量都下降，显示肠道屏障出现损伤；同时，中浓度处理组与高浓度处理组中肠道组织中脂肪酶与蛋白酶的活性相比对照组下降；显示过量Se-Met导致肠道组织损伤，抑制了消化酶的活性，影响了肠道屏障的功能。
图4 过量Se-Met导致炎症因子相关基因及肠道屏障功能相关基因的改变
结果表明：相比于对照组，中高浓度处理组炎症因子相关基因表达普遍上调，肠道屏障功能相关基因的表达受到抑制。
图5 Se-Met改变了日本鳉鱼的肠道微生物多样性
结果表明：在低浓度处理组（L: 6.69 μg Se/g 干重）其基于OUT水平上的α-多样性显著高于其他组别；对四个组的微生物进行基于OUT水平上PCoA分析，显示其肠道微生物群落的构成的显著差异，而此种差异可能由不同浓度食物相硒累积造成。
图6 Se-Met改变了日本鳉鱼的肠道微生物的组成
结果表明：经60 d食物相Se-Met暴露后，热图显示不同组别之间肠道微生物在属水平上的组成及占比具有较大差异，其优势种群能明显区分，但实验组内部差异较小；高浓度处理组相比对照组黄杆菌属与气生单胞菌属组成上明显占优，且筛选出五种在属水平上可能对硒敏感的菌种。
全文链接如下：
Liu, H.; Li, X.; Lei, H.; Li, D.; Chen, H.; Schlenk, D.; Yan, B.; Luo Y., Xie, L. Dietary Seleno-L-Methionine Causes Alterations in Neurotransmitters, Dietary seleno-L-methionine alters the microbial communities and causes damage in the gastrointestinal tract of Japanese medaka Oryzias latipes. Environ. Sci. Technol. 2021. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04533