研究人员在《自然通讯》杂志上发表的一项最新研究中开发了一种新工具，成功创建了“农药-肠道微生物-代谢物网络”图谱，识别出“肠道细菌代谢的显著改变”。
尽管研究作者承认这不是一个完整的图谱，因为他们选择了特定的农药和细菌伙伴，但这项研究增加了同行评审科学文献中的证据，强调了农药残留与人类肠道健康之间的关系。有机农民以及任何致力于农学实践和土壤健康的土地管理者都明白，微生物生命（无论是体内还是土壤中）正受到化学密集型土地管理现状的严重威胁。
背景和方法
研究人员利用质谱技术测试了代谢物（代谢组学）和脂质（脂质组学）与农药残留的关系，以及一个活体小鼠模型。该图谱本身是一种计算生物学形式，倡导者警告说，如果这种工具不与其他经过验证的科学方法结合使用，可能会成为一种虚假解决方案。请参阅自然资源保护委员会对未经验证的方法（如新方法[NAMs]）风险的分析。
所有主要的系统发育群体都在所研究的细菌菌株中得到了代表：7个拟杆菌门、7个厚壁菌门、2个放线菌门和1个变形菌门。共有18种农药化合物（活性成分和代谢物）与上述细菌菌株进行了测试，包括有机氯（艾氏剂、甲氧滴滴涕、DDT代谢物4,4’-DDT、4,4’-DDE、4,4’-DDD）、有机磷（毒死蜱、毒死蜱代谢物TCP[3,5,6-三氯-2-吡啶醇]、敌敌畏、马拉硫磷、杀螟硫磷、对硫磷、敌百虫）、拟除虫菊酯（溴氰菊酯和氰戊菊酯）、氨基甲酸酯（西维因）、草甘膦和马拉硫磷二羧酸（马拉硫磷的代谢物）。
结果
研究人员表示，微生物代谢物和脂质谱可以作为环境暴露和疾病诊断的生物标志物；然而，还需要更多的研究。
由进行这项研究的研究人员确定的关键发现包括：
- 306个农药-细菌配对显示出肠道微生物组潜在代谢变化的显著潜力。
- 40条代谢途径被破坏；更具体地说，涉及核苷酸合成、氨基酸代谢以及色氨酸、丙酸盐和胆汁酸途径。这对于公共卫生的理解至关重要，因为核苷酸被认为是RNA和DNA的基本构建块（国家人类基因组研究所），氨基酸是人体的重要能量来源（《自然》），色氨酸和丙酸盐在代谢调节中发挥着重要作用（《内分泌学》），胆汁酸对于有毒代谢物的排泄和脂溶性维生素及必需膳食脂肪的吸收至关重要（ScienceDirect）。
这项活体小鼠研究还基于细菌-农药关系验证了这些代谢变化。例如，本研究中重新定植了 B. ovatus 并暴露于4,4’-DDE的小鼠表现出：
- 在大脑、肝脏、肠道和肺等其他器官中识别出系统性代谢变化。
- **脂质、嘌呤（DNA和RNA的构建块）、N-酰基乙醇胺（NAEs）、短链脂肪酸（SCFAs）和胆汁酸（BAs）**水平的变化。
- TLR4/NF-κB炎症信号通路的抑制，表明微生物调节宿主免疫。
- 组织中可测量的农药残留，包括大脑和肠道。
以往研究
近年来，越来越多的科学证据表明，各种暴露途径可能对肠道微生物组的健康产生不利影响，正如之前的《每日新闻》报道和农药诱导疾病数据库所记录的那样。
伊利诺伊大学的研究人员在2020年发表在《毒理学科学》上的一篇文献综述中，探讨了各种环境污染物如何不利地影响并强化了肠道微生物组的化学破坏。该综述详细介绍了制造化合物在常见的消费品中，如塑料包装和乙烯基地板中的双酚A (BPA) 和邻苯二甲酸酯。该综述还考察了多种持久性有机污染物（POPs）如农药、多氯联苯（PCBs）、非粘锅中的全氟化学品（PFCs）、阻燃剂（多溴二苯醚）和燃烧有机物质（如化石燃料）产生的二恶英的暴露科学。该研究综述了这些化学物质对啮齿动物（如大鼠、小鼠）、水生生物（如鱼类、两栖动物）、鸟类（如鸡）、大型哺乳动物（如狗、牛、成人和婴儿）、昆虫（如蜜蜂）和其他生物的不利影响。（见《每日新闻》此处。）
2022年，一份由伦敦国王学院、荷兰微生物组分析和治疗中心、希腊代谢医学诊所和法国利摩日大学医院的研究人员合作发表在《环境卫生》上的详尽报告，在收集的粪便和尿液样本中识别出超过300种环境污染物。该报告调查了英国65对双胞胎中186种常见农药残留物的饮食暴露情况，以确定其对微生物组的影响，并研究肠道健康与各种变量之间的关联是否也会影响粪便中农药残留物的浓度，从而指示肠道健康的变化。关于农药残留物，报告发现所有尿样均含有拟除虫菊酯或有机磷杀虫剂残留物，其中53%的尿样含有草甘膦。此外，食用采用化学密集型方法种植的水果和蔬菜的人，其有机磷残留物浓度更高。虽然尿液代谢物（农药分解产物）排泄与肠道微生物变化之间缺乏相关性，但在粪便中农药残留物和代谢物残留物浓度与肠道健康之间存在34种关联。粪便中草甘膦的排泄与肠道中细菌物种丰富度、脂肪酸代谢物和磷酸盐浓度的增加呈正相关。对于拟除虫菊酯，溴氰菊酯代谢物Br2CA与植物雌激素肠内二醇（膳食雌激素）呈正相关，而与肠道中特定氨基酸呈负相关。（见《每日新闻》此处。）
特定的农药及其活性成分类别，如草甘膦、新烟碱类、唑酮类等，已被证明对人类肠道健康有不良影响。芬兰图尔库大学的研究人员在2021年开发了一种生物信息学工具，确定“核心人类肠道微生物组中54%的物种对草甘膦敏感。”（见《每日新闻》此处。）研究人员在《世界儿科杂志》上发表了一项研究，发现抗生素和新烟碱类（新烟碱）暴露与儿童1型糖尿病（T1D）的发生有关，这是通过其对肠道微生物组的影响实现的。这可能会对受影响的参与者产生累积效应，因为患有1型糖尿病的儿童患其他自身免疫性疾病的风险较高，包括甲状腺疾病和乳糜泻。（见《每日新闻》此处。）广泛使用的杀菌剂唑酮已被证明会破坏负责营养吸收和防御有害物质的结肠屏障功能。这一功能对肠道微生物组的健康至关重要。这项研究表明，接触唑酮会改变肠道细菌分解蛋白质、脂肪、碳水化合物或其他大分子营养素为残留代谢物的能力，这些代谢物构成了代谢谱。（见《每日新闻》此处。）
行动呼吁
公共卫生和环境倡导者呼吁基于科学的解决方案。至关重要的是，负责保护食品供应链的机构以这种方式前进，包括美国卫生与公众服务部（HHS）和美国农业部（USDA）。请参阅此处联系HHS部长罗伯特·F·肯尼迪，修订与美国环境保护署（EPA）关于农药残留的谅解备忘录（MOU），并制定更具保护性的标准。
本文中未注明立场和观点均为Beyond Pesticides的观点。
来源：《自然通讯》
(全文结束)
