环境中的重金属会随着食物链通过动植物最终在人体内富集,损害人体健康。重金属在体内会导致大量活性氧（ROS）的产生,进而引发氧化损伤和各种疾病,心脑血管疾病、肝病和神经系统疾病都与重金属毒性相关。近年来,益生菌对重金属毒性的修复作用受到广泛关注,一些具有重金属抗性及结合能力的植物乳杆菌和发酵乳杆菌被证明具有缓解重金属毒性的作用。现有研究表明这些益生菌菌株主要通过吸附作用减少重金属的肠道吸收从而缓解其对机体的损伤,也有研究发现具有强抗氧化能力的益生菌同样也能缓解重金属毒性,但关于这类益生菌修复机制的研究还不多。肠道菌群是抵御重金属的一道重要防线,其结构和功能影响着重金属的肠道吸收和代谢。在本课题组的前期研究中发现一株具有较强抗氧化能力的益生菌Pediococcus acidilactici GR-1,本研究以小鼠为模型,从三个方面探究了该菌株在体内修复铜毒性的效果以及可能机制。首先益生菌GR-1在普通小鼠体内对铜的积累以及毒性具有良好的修复效果。GR-1能够显著促进铜随粪便排出（68.07%）,减少铜在肝肠组织中的积累（肝脏降低35.83%,回肠降低47.33%,结肠降低45.98%）。益生菌GR-1对铜造成的肝肠损伤具有显著的修复效果,对铜造成的肝细胞炎性浸润和肝细胞核聚集等情况具有明显的改善作用,并且显著增加肠绒毛长度以及肌肉层厚度。另外,益生菌GR-1显著缓解铜导致的氧化应激,部分恢复了丙二醛（MDA）和ROS的水平以及过氧化氢酶（CAT）的活性。铜处理导致盲肠内容物中短链脂肪酸含量降低,而益生菌能够显著增加乙酸以及丙酸的含量。为了探究肠道菌群的完整对益生菌GR-1修复铜毒性的必要性,通过抗生素联合处理的方法破坏小鼠肠道菌群,并研究在此背景下益生菌GR-1的铜修复效果。通过比较发现,在小鼠肠道菌群被破坏后,益生菌降低铜组织积累的效果减弱（肝脏降低21.10%,回肠降低6.00%,结肠降低14.55%）,对铜引起的肝脏以及肠道损伤几乎无修复效果,对短链脂肪酸含量的改变也无影响。虽然益生菌GR-1在肠道菌群被破坏后也能降低ROS水平以及提高CAT活性,但与铜处理组相比无显著性差异（p＞0.05）。以上结果表明益生菌GR-1对铜毒性具有显著的修复作用,但这种修复效果需要肠道原有菌群的参与,益生菌可能通过调节菌群结构和功能发挥作用。最后为探究益生菌GR-1在保护肠道菌群结构和功能中的作用,用对乙酰氨基酚处理构建了高氧化应激模型,然后在此模型中研究肠道菌群的氧还状态和益生菌的铜修复效果。结果发现,铜处理普通小鼠后肠道菌群氧化应激水平升高,体现为ROS增加且CAT和GSH-Px活性降低,并且肠道菌群抗氧化能力减弱,益生菌以及抗氧化剂Vc处理均可以显著降低肠道菌群ROS的产生,恢复肠道菌群的抗氧化能力,说明益生菌GR-1起到与抗氧化剂类似的抗氧化作用。但在高氧化应激模型中,益生菌GR-1对铜引起的ROS、CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）改变的恢复作用不显著（p＞0.05）,并且对肠道菌群的抗氧化能力无显著影响。另外,在普通小鼠中益生菌GR-1可以很好地恢复铜引起的肠道菌群紊乱,增加有益菌乳酸菌（Lactobicillus）以及布劳特氏菌（Blautia）的相对丰度,而在高氧化应激模型中益生菌对铜处理造成的肠道菌群紊乱的改善作用减弱。以上说明益生菌GR-1的抗氧化能力在保护肠道菌群结构和功能中发挥重要作用,在高氧化应激模型中由于其抗氧化能力有限对铜的修复效果减弱甚至几乎无作用。综上所述,益生菌GR-1具有较强的抗氧化能力,可以降低肠道菌群的氧化应激水平,保护肠道菌群的结构和功能,从而达到缓解铜毒性的效果。这为重金属修复菌株的筛选以及重金属的体内修复提供一个新的思路。