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微生物组对肠道内环境的稳定至关重要。然而，由于癌症放射治疗、核事故、核武器等高剂量辐射对肠道微生物群组成的影响，人们知之甚少。因此，研究者试图分析暴露在高剂量辐射下的非人灵长类动物肠道微生物组的变化。在照射7.4Gy钴-60γ射线前1天、照射后1天和4天，采集19只恒河猴的粪便样品。从每个样本中提取16S V4 rRNA序列，然后利用QIIME平台进行生物信息学分析。

照射前(−1天)粪便标本中有441~560个OTU，照射后(+4天)有381~578个OTU，Shannon指数在照射前和照射后无显著差异(分别为5.96±0.72和5.58±0.76)(图1)。同样，其他指数(Chao1和Simpson指数)也没有显示出任何显著差异。

图1.照射前与辐射后粪便微生物群中的α多样性

由于辐射后(辐射后+1天)的β多样性没有显著变化(表2)，与辐射前(−1天)相比，分析仅限于在辐射后(+4天)收集的样品。照射前(−1天)，主要观察到厚壁菌门和拟杆菌门(39%~46%)。其他较小的门，如螺旋体(5.6%)，Verrucomicobria(1.2%)，以及其他门(Euryarcheaota，Lentisphaerae，Tenericuts)的比例不到1%。照射后(+4天)拟杆菌门的占比从39%增加到52%(增加了1.3倍)，而厚壁菌门从46%下降到39%(下降了0.84倍)，导致厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比例从照射前(−1天)的1.2%显著下降到照射后(+4天)的0.75%(p=0.007)(图2)。

图2.辐照后的厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比例：NS=不显著，p>0.05，P=p<0.5

所有动物在照射前、照射后+1天和+2天均未出现腹泻，而19只动物中有10只(52.6%)在照射后+4天出现腹泻。到了第6天，79%的动物出现腹泻。研究者关注与腹泻相关的早期微生物变化，将重点放在+4天有腹泻的动物身上。比较有无腹泻的动物的微生物群，以了解微生物的差异。应用主坐标分析(PCoA)研究肠道微生物组的异同。结果表明在+4天照射后，没有腹泻的动物的微生物群数量发生了显著变化(图3A表2)。与基线(表2)相比，没有观察到腹泻动物+4天照射后微生物菌群的显著变化(图3B)。对腹泻动物的微生物组变化的详细分析表明，这些动物有三个显著的差异(表4)。雷氏乳杆菌在腹泻动物中的占比(0.06%~1.09%)显着增加(17倍)。类似地，有两个属，Dialister和Veillonella，有腹泻的动物与无腹泻的动物相比增加了32.9倍。

图3.辐照后+4天有腹泻和无腹泻动物的肠道微生物群与基线比较的PCoA图

腹泻是辐射损伤的一个重要副作用。为了确定对放射性腹泻易感性的微生物生物标志物，比较了辐照前(−1天)有和没有辐照后腹泻症状(+4天)的动物的粪便样本(表5)。照射前(−1天)有两个菌门与+4天的腹泻相关。有腹泻的动物在照射前Lentisphaere和Verrucommicrobia门水平显著降低，拟杆菌属的水平显著降低。这些差异表明微生物群的流行与放射性腹泻的不同易感性之间存在潜在的关联。

研究表明大约有一半的动物观察到了辐射引起的腹泻，这似乎与雷氏乳杆菌(Lactobacillus Reuri)的增加有关，雷氏乳杆菌是一种通常与防止腹泻有关的物种。这项研究表明，暴露在电离辐射下可以对肠道微生物群的组成产生重大影响，特定物种可能更容易受到辐射的影响，而其他物种可能会预测有害的副作用。该研究证明了辐射损伤的NHP模型中显著的微生物变化，并为辐射暴露后肠道微生物群的早期变化提供了有价值的见解。NHP辐射损伤模型可以作为一种有价值的工具来识别辐射暴露的微生物组生物标志物，并有助于开发有效的治疗干预措施来减轻辐射损伤。了解辐射损伤和辐射引起腹泻的病理生理学有助于开发新药和预防措施(益生菌)。

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