尽管越来越多的证据表明，农药可能对消化系统中的微生物群落有毒性影响，但一项新的研究首次基于实验室观察和动物模型的结果，绘制出了农药与人体微生物相互作用后特定肠道细菌的变化。
分析结果显示，十多种农药会影响人体肠道细菌的生长模式，改变肠道微生物处理营养物质的方式，并在某些细菌内累积。研究人员表示，他们制作的“分子机制图谱”已经公开，可为相关疾病的研究以及潜在治疗策略提供参考资源。
小鼠实验表明，一种肠道细菌物种能够对农药毒性起到一定保护作用，这暗示了通过益生菌方法预防农药对健康的损害（例如炎症）的可能性。
“我们进一步了解了农药或环境污染物如何通过调节一组重要微生物群来影响人类健康，”该研究的资深作者、俄亥俄州立大学人类科学副教授朱江江（Jiangjiang Zhu）说道，“我们还识别出了一些能够降解、清除或排出这些农药的微生物，它们未来可能成为帮助人们清除因食物和水摄入而进入体内的毒性的潜在疗法，从而为人类健康提供更好的解决方案。”
这项研究最近发表在《自然通讯》杂志上。
研究结果基于对18种广泛用于农业的农药化合物与人体肠道中四个主要细菌域中的17种细菌之间的相互作用进行的实验室研究。这些细菌与健康维持或疾病状态相关。所涉及的农药包括滴滴涕（DDT，虽在美国被禁用，但在一些国家仍用于室内控制携带疟疾的蚊子）、阿特拉津、氯氰菊酯和毒死蜱。朱江江指出，即使对某些传统农药的使用受到限制，其残留物仍然会在土壤和水中循环。
“我们在培养皿中培养细菌，并将它们暴露于相关浓度的农药中，以观察微生物对这些农药暴露的反应，”第一作者陈丽（Li Chen），朱江江实验室的高级研究员，管理了超过10,000个样本进行分析，她解释道。
根据研究结果，团队开发了一个细菌-农药相互作用网络，详细说明哪些农药促进或抑制细菌生长，以及哪些细菌吸收了农药化学物质——这是农药在体内长期暴露的一种方式。
网络交互分析表明，接触农药会导致肠道微生物群中代谢物的变化。
陈丽表示：“大多数以前的环境健康研究都报告说，农药污染会影响肠道细菌的整体组成。我们则证明了这些农药确实可以影响特定的肠道细菌，并详细说明了这些变化如何影响整体组成。”
分析确定了306对农药-肠道微生物对中的特定代谢变化，进而研究了这些改变的生长模式和化学物质积累如何影响代谢物——即生物化学反应分解营养物质以产生能量和其他基本功能所产生的分子产物。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分析，重点关注由肠道微生物产生的另一类重要分子——脂质，这类脂肪、油性和蜡状化合物对许多身体功能至关重要。
研究人员还研究了健康小鼠在接受抗生素清除肠道微生物后接触农药的效果。研究团队向一组小鼠引入了普通的人类肠道细菌Bacteroides ovatus，并在四周的农药暴露后将它们与对照组进行了比较。
结果显示，在实验室中观察到的现象得到了验证：农药在小鼠的多个器官中引发了炎症，而在化学暴露后引入的细菌引发了代谢活动和脂质生成的一系列变化。具体来说，某些类别的脂质增加抑制了与氧化应激相关的蛋白质信号通路。
“我们识别出了一些微生物，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效应，”朱江江说道，他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。如果某种毒性物质会诱发炎症，而其他分子可以抵消这种作用，那么你就可能找到干预或预防更大规模损害的解决方案。”
在接下来的工作阶段，朱江江的实验室计划进一步解释肠道微生物代谢变化在农药暴露后的各种健康和疾病条件中的作用。他预计其他科学家也会这样做。
“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会导致下游后果，有助于疾病研究，并最终帮助预测目标或确定干预策略，”他说。
其他共同作者包括俄亥俄州立大学的郭超（Chao Guo）、张欢（Huan Zhang）、张世琪（Shiqi Zhang）、Andrew Gold、胡明（Ming Hu）和吴大勇（Dayong Wu）；耶鲁大学的颜虹（Hong Yan）和Caroline Johnson；中国杭州浙江科学院的狄珊珊（Shanshan Di）和王新泉（Xinquan Wang）；以及约翰霍普金斯大学的王宇（Yu Wang）。
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