北京
小鼠研究表明益生菌治疗具有潜力。
尽管先前的研究已将农药暴露与对肠道微生物的有害影响联系起来，但一项新研究首次描绘了人类消化系统中的特定细菌如何在实验室环境和动物模型中响应与杀虫剂的相互作用。
研究人员发现，十几种常用农药改变了人类肠道细菌的生长，扰乱了这些微生物处理营养物的方式，并且在某些情况下会在细菌细胞内积累。该团队创建了一个公开可用的“图谱”，详细描述了这些分子相互作用，这可能为未来的疾病机制和潜在治疗方法研究提供支持。
小鼠实验表明，一种特定种类的肠道细菌有助于减轻农药的毒性作用，特别是通过限制炎症。这一发现指出了益生菌疗法的潜力，旨在对抗与农药暴露相关的一些健康风险。
肠道细菌或有助于解毒农药
“我们通过研究一个重要微生物群落的调节机制，进一步理解了农药或环境污染物如何影响人类健康，”资深作者、俄亥俄州立大学人类科学系副教授朱江江（音译）说。
“我们还鉴定出某些可以降解、清除或净化生物系统中部分农药的微生物，它们未来可能成为潜在的治疗手段，帮助人们清除通过食物和水摄入引入肠道的毒性，为人类健康提供更好的解决方案。”
该研究近期发表在《自然-通讯》杂志上。
实验室研究测试18种农药和17种肠道菌种
研究人员进行了实验室实验，以检验18种广泛使用的农业农药与17种不同肠道细菌物种的相互作用。这些细菌物种代表了人类消化系统中常见的四大类群，已知在维持健康或引发疾病中发挥作用。
测试的农药包括知名化学品，如DDT（在美国被禁用，但在某些地区仍用于室内控制携带疟疾的蚊子）、莠去津（atrazine）、氯菊酯（permethrin）和毒死蜱（chlorpyrifos）。据朱江江称，尽管其中一些化合物受到限制或禁用，但较旧的持久性农药残留物仍持续在土壤和水中被发现。
“我们在培养物中培养细菌，并将它们暴露在相关浓度的农药中，以观察微生物如何响应这些农药暴露，”第一作者、朱江江实验室的高级研究员陈丽（Li Chen）说，她负责管理研究中分析的逾1万个样本。
根据实验结果，研究人员绘制了一份详细的相互作用图谱，显示了特定农药如何影响肠道细菌。该网络图识别出哪些农药刺激或抑制了细菌生长，以及哪些细菌物种吸收了农药化合物。这种吸收可能有助于解释农药暴露如何在体内持续存在。
“以往大多数环境健康研究报告称农药污染影响肠道细菌的整体组成，”陈丽说。“我们证明了这些农药确实能影响特定的肠道细菌，并详细说明了这些变化将如何影响整体组成。”
农药暴露改变新陈代谢和脂质
该分析在306对农药-肠道微生物组合中识别出特定的代谢变化，进而促使研究人员研究这些改变的生长模式和化学物质积累如何影响代谢物（即分解营养物质以产生能量和执行其他基本功能的生化反应的分子产物）。代谢物具有多种作用，从改变代谢过程本身到发送与多种细胞功能和免疫系统激活相关的信号。
此外，研究团队还进行了另一项单独分析，重点关注肠道微生物产生的另一类重要分子 —— 被称为脂质的脂肪类、油类和蜡状化合物，它们对许多身体功能至关重要。
研究人员还研究了农药暴露对健康小鼠的影响，这些小鼠事先被给予抗生素以清除其消化系统中的微生物。该团队将一种常见的人类肠道细菌菌株 —— 卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus） —— 引入一组小鼠体内，并在它们暴露于农药四周后与对照组进行比较。
结果验证了实验室中的发现，表明农药在小鼠的多个器官中引发了炎症，并且在化学物质暴露后引入的细菌的存在引发了一系列代谢活动和脂质产生的变化。具体而言，某些类别脂质的增加抑制了与氧化应激相关的蛋白质的信号通路。
肠道微生物或可缓冲农药效应
“我们鉴定出一些微生物，它们可能通过某种方式缓冲炎症过程，从而调节农药对宿主的毒性作用，”朱江江说，他同时也是俄亥俄州立大学综合癌症中心分子致癌与化学预防研究项目的研究员。
“我们知道炎症通常对身体有害。如果有毒物质会诱发炎症，而存在其他分子可以抵消该物质的作用，那么你就有可能找到干预或预防更大范围损伤的解决方案。”
在下一阶段的工作中，朱江江的实验室计划进一步阐明农药暴露后肠道微生物的代谢变化如何融入各种健康和疾病状况。他期待其他科学家也能这样做。
“我们正在绘制农药与肠道微生物之间这种核心相互作用的图谱。然后其他实验室可以利用我们的发现 —— 例如，在接触农药后，肠道微生物的反应可能导致下游后果，这有助于疾病研究，并最终帮助预测靶点或确定干预策略，”他说。
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