利用斑马鱼模型评估肠道菌群对砷代谢贡献率的预测方法

本发明涉及生物分析，特别涉及利用斑马鱼模型评估肠道菌群对砷代谢贡献率的预测方法。

背景技术：

1、砷(as)是一种非金属元素，以不同的形态和化合物的形式存在。常见的砷形态有亚砷酸盐(iasiii)、砷酸盐(iasv)、一甲基砷(mma)、二甲基砷(dma)、砷甜菜碱(asb)、砷胆碱(asc)、砷糖(ass)等。动物体内的as3mt(砷甲基转移酶)一直是无机砷向甲基化砷代谢物的酶催化转化的关键基因，能够将摄入体内的砷转化成成毒性较的形态，从而以代谢产物的形式排出体外。此外有文献报道，肠道菌群也是影响砷生物转化的重要因素，但具体的代谢途径还存有争议。

2、斑马鱼由于其繁殖周期短、体积小、容易拍摄大面积且高分辨率的细胞影像，进行系统性的量化分析等优点，常被用于建立抗生素扰乱模型或者无菌模型，以探究肠道菌群被破坏或缺失肠道菌群时砷生物转化的情况。

3、目前当前大多数关于砷生物转化的研究仅从as3mt或肠道菌群单方面的角度切入，但是同时考虑两者对于砷生物转化贡献率的研究并不多，也不能够量化。因此，亟需一种能够准确量化as3mt和肠道菌群在砷生物转化中的具体贡献率的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提出了利用斑马鱼模型评估肠道菌群对砷代谢贡献率的预测方法。

2、所述方法包括以下步骤：

3、s1：标准饲养野生型斑马鱼和as3mt-/-型斑马鱼至5～6月龄，分为6个组，分别为：

4、a)未经过处理的野生型斑马鱼组；

5、b)未经过处理的as3mt-/-型斑马鱼组；

6、c)在砷暴露条件下的野生型斑马鱼组；

7、d)在砷暴露条件下的as3mt-/-型斑马鱼组；

8、e)在砷暴露下同时在抗生素溶液下的野生型斑马鱼组；

9、f)在砷暴露下同时在抗生素溶液下的as3mt-/-型斑马鱼组；

10、s2：测定每个组的总砷及形态砷含量；

11、s3：根据s2所测得的总砷及形态砷含量构建结构方程模型，获得as3mt和肠道菌群对砷代谢的贡献率的方程式；

12、所述方程式如下所示：

13、yias/tas＝α+γ1xas 3mt+γ2xintestinalmicrobiome；

14、其中，yias/tas为肌肉样本中形态砷或皮肤和肌肉样本中的总砷的绝对含量，单位为mg/kg；γ1和γ2为回归系数，将计算出的回归系数归一化后表示自变量对砷代谢的贡献率；α为截距，表示as3mt和肠道菌群均不变化时总砷或形态砷在斑马鱼体内的积累；xas3mt表示as3mt对砷代谢的贡献；xintestinal microbiome表示肠道菌群对砷代谢的贡献。

15、s4：根据s3所述方程式得到as3mt与肠道菌群对砷代谢的贡献率。

16、进一步的，步骤s1所述标准饲养的养殖水为去除氯以及紫外灯照射后的自来水。

17、进一步的，步骤s1所述标准饲养的水温为27.5～28.5℃。

18、进一步的，步骤s1所述标准饲养的ph为7.0～8.0。

19、进一步的，步骤s1所述砷暴露条件为450～500μg/l的亚砷酸钠溶液。

20、进一步的，步骤s1所述抗生素为土霉素，所述土霉素的浓度为100～150mg/l。

21、进一步的，步骤s2的具体过程为：

22、s2-1：称取80～100mg的皮肤或肌肉作为样本，通过电感耦合等离子体-质谱法测定皮肤和肌肉样本的总砷含量；

23、s2-2：称取80～100mg的肌肉作为样本，通过高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪测定肌肉样本中形态砷的含量。

24、进一步的，所述形态砷包括砷酸盐、亚砷酸盐、二甲基砷、砷甜菜碱、一甲基砷。

25、进一步的，所述步骤s3构建结构方程模型中使用的软件为r语言，主要利用lavaan包和semmicro包。

26、进一步的，步骤s4中，所述as3mt与肠道菌群对砷生物转化的贡献率，具体为：as3mt或肠道菌群的回归系数占两者回归系数之和的百分比。

27、综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

28、1.本发明利用野生型和as3mt-/-型斑马鱼构建抗生素与砷暴露模型，阐明了as3mt和肠道菌群对体内砷生物转化的表现差异。

29、2.本发明的预测方法基于各暴露模型所测得砷数据，量化了as3mt与肠道菌群对体内砷生物转化的贡献率，为砷的生物转化机制研究提供了理论基础和技术支撑。

30、3.利用本发明的预测方法能够同时对多种未知益生菌对砷代谢的效果进行评估，不同益生菌之间具有可比性。

技术特征：

1.一种利用斑马鱼模型评估肠道菌群对砷代谢贡献率的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1所述标准饲养的养殖水为去除氯以及紫外灯照射后的自来水。

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1所述标准饲养的水温为27.5～28.5℃。

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1所述标准饲养的ph为7.0～8.0。

5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1所述砷暴露条件为450～500μg/l的亚砷酸钠溶液。

6.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s1所述抗生素为土霉素，所述土霉素的浓度为100～150mg/l。

7.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s2的具体过程为：

8.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述形态砷包括砷酸盐、亚砷酸盐、二甲基砷、砷甜菜碱、一甲基砷。

9.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤s3构建结构方程模型中使用的软件为r语言。

10.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤s4中，所述as3mt与肠道菌群对砷生物转化的贡献率，具体为：as3mt或肠道菌群的回归系数占两者回归系数之和的百分比。

技术总结
本发明提供了利用斑马鱼模型评估肠道菌群对砷代谢贡献率的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：标准饲养野生型斑马鱼和as3mt<supgt;‑/‑</supgt;型斑马鱼，形成6个组，分别为对照的野生型组、对照的as3mt<supgt;‑/‑</supgt;型组、砷暴露下的野生型组、砷暴露下as3mt<supgt;‑/‑</supgt;型组、砷暴露下及高抗下的野生型组、砷暴露下及高抗下的as3mt<supgt;‑/‑</supgt;型组；通过测定总砷和形态砷含量，得到as3mt和肠道菌群对砷生物转化贡献率的预测方法。本发明的预测方法揭示了as3mt与肠道菌群在砷代谢中的具体贡献率，为益生菌对砷的代谢贡献率评估提供了理论基础和技术支撑。

技术研发人员：张晶晶,郭莲仙,钟晓婷
受保护的技术使用者：广东医科大学附属医院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12