GFHDT: 約1/3的農藥和工業化學品損害腸道細菌
約1/3的農藥和工業化學品損害腸道細菌
10 Mar 2026 at 04:33am
一項針對1000多種化學物質（包括食品、水和消費品中常見的物質）的篩查顯示，日常污染物能在腸道內發揮類似抗生素的作用，重塑微生物群落並可能引發耐藥性。 這對化學監管、公共健康和安全評估可能產生巨大影響。
圖片說明：腸道微生物群示意圖（來源：Bro-12/Shutterstock.com）
近期發表在《自然微生物學》的一項研究篩查了1076種工業和農業污染物，發現了168種化學物質引發的588種抑制性相互作用，其中許多物質此前未被識別具有抗菌活性。 近1/3的測試殺菌劑和工業化合物影響腸道細菌，揭示的毒性範圍遠超預期。
這些發現凸顯了對腸道微生物組的被忽視威脅，並強調需要重新評估化學安全性、健康影響及其對抗微生物耐藥性的貢獻。
常見化學物質中發現的隱藏抗菌效應
工業和農業化學物質（包括農藥）通常被認為僅
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作用於目標生物體，但越來越多的證據表明其生物活性可能廣泛得多。 人類通過食物和水持續暴露於這些污染物中，數百種農藥殘留及持久性工業污染物（如全氟和多氟烷基物質（PFAS）和增塑劑）被常規檢測到。
這些化學物質可能影響腸道微生物群——一個對代謝和免疫功能至關重要的群落。 然而，其影響在很大程度上未經測試，當前安全評估很少考慮微生物組效應。
其他生態系統中關於脫靶抗菌活性的報告引發擔憂：類似相互作用可能發生在人體內，突顯了化學風險評估中的關鍵缺口，以及此類暴露對微生物群落結構的長期影響。
體外測試揭示意外的抗菌行為
本研究團隊對1076種化學污染物進行了廣泛的體外調查，包括829種農藥、119種農藥代謝物、75種相關化合物、48種工業化學物質（如雙酚類、亞硝胺）和5種黴菌毒素。 這些物質反映了食品、水和環境中常見的污染物。 整合了美國食品藥品監督管理局（FDA）/歐洲食品安全局（EFSA）的毒理學摘要和殘留數據等元數據，增強了與人類暴露的相關性。
為測試抗菌活性，研究團隊在20 μM濃度下對22種代表性腸道細菌菌株進行所有化合物的篩查，實驗在嚴格厭氧條件下進行。 他們在37C下監測24小時內的細菌生長，若三次重複實驗中至少兩次生長減少超過20%，則定義為抑制性相互作用。 他們使用新配製的化學儲備液驗證了最低抑菌濃度（MICs）。
為探索易感性驅動機制，研究人員結合條碼轉座子測序（TnBarSeq），使用集中的轉座子突變文庫對Phascolarctobacterium merdae進行化學-遺傳分析。 他們還篩查了Bacteroides thetaiotaomicron的額外轉運蛋白缺陷突變體，以識別參與異源生物抗性的基因通路。
研究團隊使用Com20（一種包含20種系統發育多樣性腸道物種的合成群落，共同編碼健康人類微生物組中超過60%的代謝通路）評估群落級影響。 他們向Com20培養物中添加選定的污染物（包括雙酚AF（BPAF）和四溴雙酚A（TBBPA）），隨後進行16S核糖體RNA（rRNA）測序以評估群落變化，並通過液相色譜-串聯質譜（LC-MS）分析測量化學物質消耗和細菌生物積累。
最後，研究人員開發了機器學習模型，整合結構指紋和深度學習分子嵌入，預測整個化學庫的抗腸道細菌活性。 他們使用分層交叉驗證的隨機森林分類器，基於平衡準確率和平均精度值評估性能，從而提高預測穩健性。
168種化學物質抑制腸道細菌生長
篩查發現588種抑制生長的相互作用，168種化學物質抑制了22種代表性腸道細菌菌株中至少一種的生長。 大多數抗菌效應此前未被報導。 工業化學物質和殺菌劑表現出最高活性，近30%的物質對腸道微生物產生影響。 值得注意的是，旨在靶向真菌麥角固醇合成的唑類殺菌劑意外抑制了多種厚壁菌門細菌，突顯了顯著的脫靶活性。
不同分類群的敏感性差異顯著。 擬桿菌目（尤其是Parabacteroides distasonis）最易受攻擊，而大腸桿菌、* Fusobacterium nucleatum* subspeciesanimalis和阿克曼氏菌則相對耐受。 多種污染物表現為廣譜抑製劑，包括阻燃劑TBBPA、塑膠添加劑BPAF、抗寄生蟲藥克洛散坦以及多種殺菌劑和殺蟲劑。 超過150種相互作用導致生長抑制率>90%，某些化合物（如亞胺唑硫酸鹽和丙環唑）在低至2.5 μM的濃度下仍具活性。
化学-遗传筛查表明，共享的外排机制（特别是吖啶黄耐药调节子（acrR）位点）介导了抗性。代谢基因的失活突变也在异源生物胁迫下赋予生存优势。值得注意的是，TBBPA和克洛散坦的选择诱导了对环丙沙星的交叉耐药性，揭示了污染物和抗生素耐受性的共享机制。
使用合成20物种微生物群落进行的群落级实验显示显著的组成变化。BPAF和TBBPA重塑了群落谱型，并有生物积累驱动交叉保护的证据。例如，64%的BPAF从上清液中被消耗并回收到细菌沉淀中。这表明群落相互作用可以减弱或重新分配毒性，这种效应在单培养测定中不可见。
在農藥數據上訓練的機器學習模型以高準確度預測抗腸道細
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研究呼籲基於暴露的化學監管
發現許多工業和農業化學物質抑制腸道細菌，凸顯了將聚焦微生物組的毒性測試納入化學安全評估的關鍵需求。 加強對農藥殘留和工業污染物的監測至關重要。
未來工作應檢驗真實世界暴露混合物，並開發預測工具以標記脫靶抗菌活性，指導更安全的化學設計和監管。
期刊參考文獻：
Roux， I. A.， 等人 （2025）. 工業和農業化學物質在體外對人類腸道細菌表現出抗菌活性.Nat Microbiol, 10, 3107–3121.
圖片說明：腸道微生物群示意圖（來源：Bro-12/Shutterstock.com）
近期發表在《自然微生物學》的一項研究篩查了1076種工業和農業污染物，發現了168種化學物質引發的588種抑制性相互作用，其中許多物質此前未被識別具有抗菌活性。 近1/3的測試殺菌劑和工業化合物影響腸道細菌，揭示的毒性範圍遠超預期。
這些發現凸顯了對腸道微生物組的被忽視威脅，並強調需要重新評估化學安全性、健康影響及其對抗微生物耐藥性的貢獻。
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作用於目標生物體，但越來越多的證據表明其生物活性可能廣泛得多。 人類通過食物和水持續暴露於這些污染物中，數百種農藥殘留及持久性工業污染物（如全氟和多氟烷基物質（PFAS）和增塑劑）被常規檢測到。
這些化學物質可能影響腸道微生物群——一個對代謝和免疫功能至關重要的群落。 然而，其影響在很大程度上未經測試，當前安全評估很少考慮微生物組效應。
其他生態系統中關於脫靶抗菌活性的報告引發擔憂：類似相互作用可能發生在人體內，突顯了化學風險評估中的關鍵缺口，以及此類暴露對微生物群落結構的長期影響。
體外測試揭示意外的抗菌行為
本研究團隊對1076種化學污染物進行了廣泛的體外調查，包括829種農藥、119種農藥代謝物、75種相關化合物、48種工業化學物質（如雙酚類、亞硝胺）和5種黴菌毒素。 這些物質反映了食品、水和環境中常見的污染物。 整合了美國食品藥品監督管理局（FDA）/歐洲食品安全局（EFSA）的毒理學摘要和殘留數據等元數據，增強了與人類暴露的相關性。
為測試抗菌活性，研究團隊在20 μM濃度下對22種代表性腸道細菌菌株進行所有化合物的篩查，實驗在嚴格厭氧條件下進行。 他們在37C下監測24小時內的細菌生長，若三次重複實驗中至少兩次生長減少超過20%，則定義為抑制性相互作用。 他們使用新配製的化學儲備液驗證了最低抑菌濃度（MICs）。
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研究團隊使用Com20（一種包含20種系統發育多樣性腸道物種的合成群落，共同編碼健康人類微生物組中超過60%的代謝通路）評估群落級影響。 他們向Com20培養物中添加選定的污染物（包括雙酚AF（BPAF）和四溴雙酚A（TBBPA）），隨後進行16S核糖體RNA（rRNA）測序以評估群落變化，並通過液相色譜-串聯質譜（LC-MS）分析測量化學物質消耗和細菌生物積累。
最後，研究人員開發了機器學習模型，整合結構指紋和深度學習分子嵌入，預測整個化學庫的抗腸道細菌活性。 他們使用分層交叉驗證的隨機森林分類器，基於平衡準確率和平均精度值評估性能，從而提高預測穩健性。
168種化學物質抑制腸道細菌生長
篩查發現588種抑制生長的相互作用，168種化學物質抑制了22種代表性腸道細菌菌株中至少一種的生長。 大多數抗菌效應此前未被報導。 工業化學物質和殺菌劑表現出最高活性，近30%的物質對腸道微生物產生影響。 值得注意的是，旨在靶向真菌麥角固醇合成的唑類殺菌劑意外抑制了多種厚壁菌門細菌，突顯了顯著的脫靶活性。
不同分類群的敏感性差異顯著。 擬桿菌目（尤其是Parabacteroides distasonis）最易受攻擊，而大腸桿菌、* Fusobacterium nucleatum* subspeciesanimalis和阿克曼氏菌則相對耐受。 多種污染物表現為廣譜抑製劑，包括阻燃劑TBBPA、塑膠添加劑BPAF、抗寄生蟲藥克洛散坦以及多種殺菌劑和殺蟲劑。 超過150種相互作用導致生長抑制率>90%，某些化合物（如亞胺唑硫酸鹽和丙環唑）在低至2.5 μM的濃度下仍具活性。
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發現許多工業和農業化學物質抑制腸道細菌，凸顯了將聚焦微生物組的毒性測試納入化學安全評估的關鍵需求。 加強對農藥殘留和工業污染物的監測至關重要。
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期刊參考文獻：
Roux， I. A.， 等人 （2025）. 工業和農業化學物質在體外對人類腸道細菌表現出抗菌活性.Nat Microbiol, 10, 3107–3121.
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