nature microbiology｜工农业化学品在体外对人类肠道细菌表现出抗菌活性

工业和农业化学品（如农药）通常被认为具有有限生物活性，然而，其潜在毒性范围及对人体肠道菌群的影响日益引发关注。近日，剑桥大学Stephan Kamrad、Kaustubh R. Patil团队在nature microbiology上发表了题目为Industrial and agricultural chemicals exhibit antimicrobial activity against human gut bacteria in vitro的研究成果。通过体外筛选，研究系统评估了1,076种涵盖不同化学类别和用途的污染物对22种常见肠道细菌的影响。研究发现，168种化学物质与肠道细菌存在588种抑制作用，其中多数此前未被报道具有抗菌特性。杀菌剂和工业化学品影响最为显著，约30%的此类物质表现出抗肠道菌活性。研究证实，通过大规模数据集可构建机器学习模型以预测农药的抗菌活性。基于Parabacteroides merdae和Bacteroides thetaiotaomicron转座子突变库的化学-遗传筛选揭示，涉及保守外排途径（包括acrR基因座）的相关基因是污染物耐药性的关键介导因子。此外，在污染物暴露条件下，代谢酶编码基因（如四溴双酚A暴露下的支链短链脂肪酸生物合成相关基因）会发生功能丧失性突变的选择性富集。研究表明，化学污染物的抗菌活性应在未来微生物组研究、抗生素耐药性演变及毒理学评估中得到充分重视。

图1 食品污染物对常见人类肠道细菌的广泛影响

图2 微生物群落环境调控异源化合物敏感性

图3 异源化合物-细菌生长互作化学空间的拓展支持毒性预测

图4 拟杆菌目（Bacteroidales）化学遗传筛选揭示调控异生素敏感性与抗性的基因

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41564-025-02182-6