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无机砷（iAs）暴露与葡萄糖稳态受损及2型糖尿病相关，但不同研究和人群中所报告效应的大小与方向存在显著差异。肠道微生物组既是砷毒性的靶标，也是其介导因素，这提示暴露前的群落组成可能会调节代谢功能障碍的发生。为检验这一点，我们在两个动物实验设施中，对雄性 C57BL/6J 小鼠进行了平行的 50 ppm iAs 饮水暴露。我们比较了两个设施在代谢表型、肝脏砷水平、靶向与非靶向代谢组学以及鸟枪法宏基因组学方面的结果。 肝脏砷水平证实两个地点的暴露程度具有可比性；然而，在所有数据层面上，饲养设施所解释的变异均多于 iAs 处理组。各机构的基线微生物群落和代谢表型存在差异，并且这种差异进一步传导到 iAs 处理效应中。关键的是，iAs 暴露在一个地点损害了葡萄糖清除能力，而在另一个地点则呈现出改善趋势。在线粒体、胆汁酸、极性代谢物和非靶向代谢物排序分析中，设施因素可解释 19% 至 26% 的变异，而 iAs 处理未达到显著性。随机森林分类器基于 22 个微生物物种，以 96% 的交叉验证准确率识别出所属设施，而处理分类的准确率未超过 67%。功能宏基因组学分析显示，与 iAs 处理相关的差异丰度基因为 139 个，而设施之间差异丰度的基因接近 11,733 个（63%）。 我们的结果表明，即使遗传背景和暴露条件相同，在不同微生物背景下也可能产生不同的代谢结局。因此，表征基线微生物组和代谢组对于识别哪些个体最易受到砷暴露代谢效应的影响至关重要，同时也可能有助于通过调节肠道微生物组来降低暴露风险。
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异质性所在即家所在：饲养设施水平的肠道微生物组与代谢表型差异会混杂雄性小鼠中砷对葡萄糖稳态的影响
查看 ORCID 个人主页 Judy Malas ， Lidan Zhao ， Michael Landeche ， Ashley M Sidebottom ， Jessica Little ， 查看 ORCID 个人主页 Jarrad Hampton-Marcell ， 查看 ORCID 个人主页 Robert M Sargis
doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.03.742222
Judy Malas 1 伊利诺伊大学芝加哥分校生物科学系；
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Lidan Zhao 2 内分泌学、糖尿病与代谢学部；医学系；伊利诺伊大学芝加哥分校；
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Michael Landeche 3 伊利诺伊大学芝加哥分校动物护理与机构生物安全办公室；
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Ashley M Sidebottom 4 芝加哥大学 Duchossois 家族研究所宿主-微生物组代谢组学平台；
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Jessica Little 5 芝加哥大学 Duchossois 家族研究所宿主-微生物组代谢组学平台；
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Jarrad Hampton-Marcell 6 伊利诺伊大学芝加哥分校生物科学系
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Robert M Sargis 2 内分泌学、糖尿病与代谢学部；医学系；伊利诺伊大学芝加哥分校；
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通讯作者： rsargis{at}uic.edu
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摘要
无机砷（iAs）暴露与葡萄糖稳态受损及2型糖尿病相关，然而，不同研究和人群中所报道效应的大小与方向存在显著差异。肠道微生物组既是砷毒性的作用靶点，也是其介导因素，这提示暴露前的群落组成可能调节代谢功能障碍的发生。为检验这一点，我们在两个动物设施中对雄性 C57BL/6J 小鼠进行了平行的 50 ppm iAs 饮水暴露。比较了两个设施间的代谢表型、肝脏砷水平、靶向与非靶向代谢组学以及鸟枪法宏基因组学结果。肝脏砷水平证实两个地点的暴露具有可比性；然而，在每一数据层面上，饲养设施所解释的变异均多于 iAs 处理组。各机构中的基线微生物群落和代谢表型均存在差异，并且这种差异进一步传导至 iAs 处理效应。关键的是，iAs 暴露在一个地点损害了葡萄糖清除，而在另一个地点则呈现改善趋势。饲养设施可解释微生物组、胆汁酸、极性代谢物和非靶向代谢物排序中 19% 至 26% 的变异，而 iAs 处理未达到显著性。随机森林分类器基于 22 种微生物物种，能够以 96% 的交叉验证准确率识别所属设施，而处理分组的分类准确率不超过 67%。功能宏基因组分析显示，与 iAs 处理比较中 139 个差异丰度基因相比，设施之间有近 11,733 个（63%）基因呈差异丰度。我们的结果表明，相同的遗传背景和相同的暴露在不同微生物背景下可能产生不同的代谢结局。因此，表征基线微生物组和代谢组对于识别哪些个体最易受到砷暴露代谢效应的影响至关重要，并且还有望通过调节肠道微生物组来降低暴露风险。
利益冲突声明
RMS 声明其曾因与本研究无关的工作收取 CVS/Health 的酬金。其余已声明的资助信息
美国国立卫生研究院， https://ror.org/01cwqze88 ，P30 ES027792 ，R01 ES028879 ，R21 ES030884
版权
本预印本的。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发布于 2026 年 8 月 3 日。
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Judy Malas ， Lidan Zhao ， Michael Landeche ， Ashley M Sidebottom ， Jessica Little ， Jarrad Hampton-Marcell ， Robert M Sargis
bioRxiv 2026.08.03.742222； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.03.742222
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异质性所在即家所在：饲养设施水平的肠道微生物组与代谢表型差异会混杂雄性小鼠中砷对葡萄糖稳态的影响
Judy Malas ， Lidan Zhao ， Michael Landeche ， Ashley M Sidebottom ， Jessica Little ， Jarrad Hampton-Marcell ， Robert M Sargis
bioRxiv 2026.08.03.742222； doi： https://doi.org/10.64898/2026.08.03.742222
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.742222v1?rss=1
🏷️ 肠道微生物组 砷暴露 葡萄糖稳态 代谢组学 宏基因组学 小鼠模型