除了远离污染，我们还能怎样防铅？科学家发现藏在发酵食品里的“解毒密码”

慢性铅中毒是全球重大公共卫生问题，铅作为一种蓄积性重金属，可通过呼吸道、消化道进入人体，干扰神经系统、造血系统和肾脏功能，尤其对儿童智力发育和成人心血管健康构成严重威胁。据世界卫生组织（WHO）统计，全球约1/3儿童血铅水平超标（>5 μg/dL），发展中国家因工业污染和含铅涂料使用，问题更为严峻。目前临床主要采用螯合剂（如依地酸钙钠）治疗，但存在选择性差（同时螯合必需金属离子）、肝肾毒性大、复发率高等局限。因此，探索安全有效的替代疗法迫在眉睫。

益生菌因能通过调节肠道菌群、增强宿主抗氧化和解毒能力，在重金属污染治理中展现出潜力。鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）作为常用益生菌株，已被证实可通过分泌胞外多糖、竞争黏附位点等方式减轻重金属毒性，但具体菌株的效应差异及深层机制尚不明确。此外，氧化应激是铅中毒的核心病理环节，PI3K/AKT/NRF2信号通路作为调控细胞抗氧化反应的关键通路（NRF2转录因子可诱导血红素氧合酶-1（HO-1）、醌氧化还原酶1（NQO1）等解毒酶表达），其在铅中毒中的作用及益生菌对其的调控尚未见报道。

25年11月27日，大连工业大学食品学院任晓萌教授团队在《Food Bioscience》期刊上发表了一篇题为“Lactobacillus rhamnosus RL-H3-005 alleviates chronic lead poisoning by modulating the PI3K/AKT/NRF2 pathway and gut microbiota”的研究论文，该研究聚焦一株筛选自健康人群肠道的鼠李糖乳杆菌RL-H3-005，通过体内外实验探究其对慢性铅中毒的缓解作用，并揭示“肠道菌群-PI3K/AKT/NRF2通路”的协同调控机制，为益生菌干预重金属中毒提供新依据。

体外实验：证实RL-H3-005具有较强的铅吸附能力

吸附效率高：在含铅培养基中，RL-H3-005菌体显示出剂量和时间依赖性的铅吸附能力。通过原子吸收光谱法测定，其铅吸附率显著优于某些对照菌株。

表面吸附为主：通过扫描电镜-能谱（SEM-EDS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，发现铅离子主要结合在菌体细胞壁表面，细胞壁上的羧基、羟基和磷酸基等官能团是主要的结合位点。透射电镜（TEM）进一步证实，铅主要沉积在细胞壁和外层，而非大量进入细胞内。

对菌体活性影响小：一定浓度的铅暴露下，RL-H3-005仍能保持较好的生长活力，说明其对铅具有一定的耐受性。

体内实验：RL-H3-005有效缓解慢性铅中毒小鼠的多系统损伤

降低铅负荷：干预组小鼠的血液铅含量（血铅）和主要脏器（肝、肾、骨）中的铅蓄积量均显著低于模型对照组。

改善血液学参数：铅中毒会抑制血红蛋白合成，导致贫血。RL-H3-005干预显著提高了小鼠的血红蛋白（Hb）和红细胞压积（HCT）水平。

减轻器官病理损伤：肝、肾组织的H&E染色切片显示，模型组小鼠出现明显的炎症细胞浸润、空泡变性等病理变化，而干预组组织的病理损伤显著减轻。

缓解氧化应激：干预组小鼠肝脏和肾脏组织中，因铅暴露而升高的活性氧（ROS）和脂质过氧化终产物丙二醛（MDA）水平显著下降；同时，被铅抑制的超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性得到恢复。

激活PI3K/AKT/Nrf2抗氧化通路

Western Blot分析结果显示，模型组小鼠肝/肾组织中，磷酸化PI3K（p-PI3K）和磷酸化AKT（p-AKT）蛋白表达水平下降，表明铅中毒抑制了PI3K/AKT通路的活性。与模型组相比，RL-H3-005干预组显著上调了p-PI3K、p-AKT的蛋白表达。下游关键分子方面，干预组细胞核内Nrf2蛋白水平显著增加，同时其调控的抗氧化靶蛋白血红素氧合酶-1(HO-1)和NAD(P)H醌氧化还原酶1(NQO1)的表达也显著上调。说明RL-H3-005通过激活被铅抑制的PI3K/AKT信号通路，进而促进Nrf2的核转位与激活，最终增强一系列内源性抗氧化酶的表达，这是其缓解铅诱导氧化损伤的核心分子机制之一。

重塑肠道菌群并修复肠道屏障

16S rRNA测序分析：

α多样性：铅暴露导致小鼠肠道菌群多样性（如Shannon指数）显著降低，而RL-H3-005干预部分恢复了这种多样性。

菌群结构（β多样性）：铅中毒显著改变了肠道菌群的整体结构，而干预组的菌群结构更接近于健康对照组。

关键菌属变化：

铅中毒导致潜在有害菌（如某些Proteobacteria门的细菌）丰度增加。

而RL-H3-005干预显著提高了产生短链脂肪酸（SCFAs）的有益菌的丰度，特别是Lactobacillus（乳杆菌属）本身和Akkermansia（阿克曼菌属）等。

肠道屏障功能评估：

铅暴露会损伤肠道屏障，增加肠道通透性。研究发现，RL-H3-005干预显著上调了肠道紧密连接蛋白（如ZO-1, Occludin）的基因和蛋白表达。

血清中肠道通透性标志物脂多糖（LPS）和内毒素水平在干预组中降低。

“肠道菌群-代谢物”轴：

非靶向代谢组学分析显示，干预组小鼠粪便中丁酸等有益短链脂肪酸（SCFAs）的含量显著升高，这些代谢物不仅能为肠道细胞供能、抗炎，也能间接调节全身性炎症和氧化应激。

总之，证实，从传统发酵食品中分离的 鼠李糖乳杆菌RL-H3-005是一种具有高效铅吸附能力的益生菌菌株。在慢性铅中毒小鼠模型中，它不仅能有效降低体内铅负荷、改善血液学和病理损伤，更重要的是通过激活宿主PI3K/AKT/Nrf2抗氧化信号通路和重塑肠道菌群生态、修复肠道屏障的双重机制，系统性地缓解了铅诱导的氧化应激和多器官损伤。这项工作不仅为防治慢性铅中毒提供了安全有效的新型生物干预策略，也深化了我们对益生菌通过“菌群-宿主”互作发挥系统性保护作用机制的理解。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107997