基于上海郊区自然人群队列,发现环境抗生素暴露可干扰人体胆汁酸分秘的稳态

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近日,我院王和兴、赵琦等基于“上海郊区自然人群队列”,以尿液中抗生素和胆汁酸作为生物标志物,发现环境抗生素暴露可影响人体肠道菌群,干扰胆汁酸稳态,提示环境抗生素暴露对人群健康产生不可忽视的影响。相关研究成果以“Urinary antibiotics and bile acid homeostasis in Chinese adults”为题,发表在环境与健康领域权威期刊《Environmental Science & Technology Letters》(https://doi.org/10.1021/acs.estlett.3c00350)。

在动物和人群中,抗生素被广泛用以治疗或预防感染性疾病,导致食品中抗生素残留,也导致水环境被抗生素污染。除临床使用外,人群还可通过饮水和进食暴露于抗生素。人群暴露于抗生素,不仅增加人体微生物组耐药性,还会干扰人体微生物组,导致多种免疫和代谢性疾病。但低水平环境抗生素暴露对人群健康的影响仍不清楚,阻碍环境抗生素相关标准制定和健康危害防治。

胆汁酸是一类特殊的生物活性分子,除促进脂肪吸收外,还可通过多种受体调控机体生理功能。胆汁酸由肝脏合成,进入消化道后,经肠道菌群代谢,再次吸收进入血液,被肝脏重新利用,实现肠肝循环。胆汁酸稳态对维持机体健康至关重要,其失衡与肥胖、2型糖尿病、肝硬化和炎症性肠炎等多种疾病存在关联,临床抗生素的使用可通过干扰肠道菌群,影响胆汁酸的肠道内微生物转化,破环胆汁酸稳态,但目前仍未见低水平环境抗生素暴露对人群胆汁酸稳态影响的报道。

本研究基于“上海郊区自然人群队列”,以其中的4000多名队列成员为研究对象,以尿液中31种抗生素和10种典型胆汁酸作为生物标志物,研究了抗生素暴露对机体胆汁酸稳态的影响(图)。检测的抗生素包括四环素类、喹诺酮类、磺胺类等六大类别,包括6种人用抗生素、10种兽用抗生素和15种人兽共用抗生素;检测的胆汁酸包括鹅脱氧胆酸、胆酸、石胆酸、熊去氧胆酸、脱氧胆酸和各自结合型胆汁酸,8种转化与未转化胆汁酸比例被用以指示胆汁酸的肠道菌群代谢状况。

图 本研究示意图

研究发现人用抗生素、兽用抗生素和人兽共用抗生素在尿液中的检出率分别为10.0%、28.3%和58.1%,其肌酐校正浓度第99分位数分别为2.6×102ug/g、7.5ug/g和3.2×102ug/g;尿液中人用抗生素、兽用抗生素和人兽共用抗生素以及8种典型抗生素(金霉素、恩诺沙星、环丙沙星、氧氟沙星、阿奇霉素、甲氧苄啶、氯霉素和氟苯尼考)与尿液中胆汁酸浓度和胆汁酸比例明显关联。本研究结果提示人用抗生素、兽用抗生素和人兽共用抗生素暴露均可影响肠道菌群,抑制其代谢胆汁酸能力,干扰胆汁酸稳态,提示低水平环境抗生素具有通过影响机体肠道菌群,干扰胆汁酸稳态的能力。

上海市闵行与松江等区疾控中心的专业人员参与了此研究,加拿大渥太华大学陈跃教授和复旦大学公共卫生学院赵根明、付朝伟、姜庆五教授等参与了研究的设计、分析与文章的完成。王和兴教授和赵琦副教授为本文共同第一作者,陈跃教授与姜庆五教授为本文共同通讯作者。为进一步验证本研究的发现,研究人员后续将进行不同人群和动物模型研究,为我国制定环境抗生素相关标准和控制其健康危害,提供基础数据和理论支持。

“上海郊区自然人群队列”为学院于2016-2017年依托上海市高峰学科、上海市地方高水平学科建设等项目在松江、闵行、嘉定和徐汇等区建立的自然成人队列。该队列纳入20-74岁的人群近7万人,建立包括血清、血块和尿液等生物样本库。采用面对面、医疗健康信息系统相结合的随访方式,并对其中的部分队列人群进行全基因检测。 “上海郊区自然人群队列” 目前已成为国内有影响力的人群健康大数据平台。