環境に関連したベンゾアピレンへの短期の水性曝露に対する雄と雌のファットヘッドミノー（Pimephales promelas）の腸内細菌叢の応答の違い

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Chemosphere.2020 Aug;252:126461. S0045-6535(20)30654-8. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.126461.Epub 2020-03-12.

環境に関連したベンゾアピレンへの短期の水性曝露に対する雄と雌のファットヘッドミノー（Pimephales promelas）の腸内細菌叢の応答の違い

Differential responses of gut microbiota of male and female fathead minnow (Pimephales promelas) to a short-term environmentally-relevant, aqueous exposure to benzo[a]pyrene.

Abigail DeBofsky
Yuwei Xie
Chelsea Grimard
Alper James Alcaraz
Markus Brinkmann
Markus Hecker
John P Giesy

PMID: 32213373 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126461.

抄録

脊椎動物の腸内微生物叢は、食物の消化や栄養素の取り込みを助けるだけでなく、生物の発育や恒常性の維持など、いくつかの有益な機能を調節する役割を担っている。しかし、魚類の腸内マイクロバイオータの構造と機能に対する化学物質への暴露の影響についてはほとんど知られていない。多環芳香族炭化水素（PAH）への曝露が腸内微生物相に及ぼす影響を評価するために、オスとメスのファットヘッドミノー（Pimephales promelas）を水中のレガシーPAHであるベンゾ[a]ピレン（BaP）の環境関連濃度に曝露した。測定したBaP濃度は2.3×10から1.3μgLであった。16S rRNAメタジェネティクスを用いて腸内微生物群集を評価した。環境に関連した水性BaP濃度への曝露は、BaP曝露の「古典的な」バイオマーカーであるcyp1a1のmRNAの発現レベルを変化させなかったが、腸内細菌叢の相対的な組成の変化を男性よりも女性の方でもたらした。ここで示された結果は、よりよく研究されている分子的エンドポイントへの影響に加えて、魚の腸内微生物叢の相対組成が化学物質への曝露に迅速に反応することを示しており、個体への悪影響のメカニズムを提供している可能性があることを示している。

In addition to aiding in digestion of food and uptake of nutrients, microbiota in guts of vertebrates are responsible for regulating several beneficial functions, including development of an organism and maintaining homeostasis. However, little is known about effects of exposures to chemicals on structure and function of gut microbiota of fishes. To assess effects of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on gut microbiota, male and female fathead minnows (Pimephales promelas) were exposed to environmentally-relevant concentrations of the legacy PAH benzo[a]pyrene (BaP) in water. Measured concentrations of BaP ranged from 2.3 × 10 to 1.3 μg L. The community of microbiota in the gut were assessed by use of 16S rRNA metagenetics. Exposure to environmentally-relevant aqueous concentrations of BaP did not alter expression levels of mRNA for cyp1a1, a "classic" biomarker of exposure to BaP, but resulted in shifts in relative compositions of gut microbiota in females rather than males. Results presented here illustrate that in addition to effects on more well-studied molecular endpoints, relative compositions of the microbiota in guts of fish can also quickly respond to exposure to chemicals, which can provide additional mechanisms for adverse effects on individuals.