食品中持久性有机污染物是什么?它们与肠道微生物群的相互作用及产生的毒性如何?

2023-03-02 00:00:00
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核心提示:持久性有机污染物(POPs)由于其独特的化学性质(持久性、半挥发性和生物蓄积性)在环境中非常普遍。它们在土壤、水和随后在食物中的存在已成为令人关注的问题。

  随着工业化和城市化的到来,人类活动蓬勃发展,并有意无意地以前所未有的速度释放有毒化学物质。尽管在全球范围内采取了严格的监管措施,但遗留化学品仍然普遍存在于生态系统中,严重影响着每一种生命形式。它们的越界移动、持久性和生物累积性进一步加强了它们的影响。饮食摄入是主要的接触途径之一,在动物和人类中检测到这些化学物质是很常见的。许多PFASs和BFRs等持久性有机污染物越来越多地在FCM中被检测到。然而,有关其浸出率或饮食接触的数据不足,使得评估人类接触程度极具挑战性。因此,有必要进行更系统的研究,评估所有可能来源的暴露水平,并采取适当的措施,确保食品安全。

  持久性有机污染物(POPs)由于其独特的化学性质(持久性、半挥发性和生物蓄积性)在环境中非常普遍。它们在土壤、水和随后在食物中的存在已成为令人关注的问题。由于食物是暴露的主要来源之一,这些化学物质对肠道微生物群的有害影响是不可避免的。肠道微生物组被认为是人类健康的重要组成部分。它参与各种生理、生化和免疫活动;从而影响宿主的代谢和生理。

  这些化学物质诱导肠道生态失调,改变肠道生态系统和宿主-微生物组的相互作用,进而通过代谢产物引起系统性毒性,有可能引发或加剧疾病状态。肠道菌群的所有变化和破坏最终都会对宿主的健康产生影响。无数的研究证实了POPs诱导的肠道微生物失调和疾病流行两者之间的联系。例如,摄入多氯联苯、多溴二苯醚或有机氯农药会通过改变乳杆菌的胆盐水解酶活性来影响胆汁酸代谢。与此同时,一些化学物质如DDE有可能提高变形菌门和厚壁菌门/拟杆菌门的比例,影响它们的代谢活动,导致短链脂肪酸合成增强,从而导致肥胖或糖尿病前期状态。

  这篇综述强调了持久性有机污染物(POPs)暴露对肠道微生物群组成和代谢活动的影响,以及其对宿主生理的相应后果。还强调了肠道菌群在阻碍持久性有机污染物排出体外的关键作用,从而导致持久性有机污染物长时间暴露在人体中,从而增强毒性。

  关键性结果:

  通过食物接触持久性有机污染物会引起多种肠道微生物群的改变,从而导致毒性;

  宿主饮食与遗传:在POPs诱导的疾病状态恶化中起重要作用;

  肠道菌群组成和功能的改变需要多组学方法;

  肠道微生物扰动缓解:毒性的潜在治疗策略;

  更多关于实际暴露情景的研究(低剂量,持续时间长)


  图1:食品中POPs与肠道生物群的相互作用及产生的毒性


  图2:不同污染物对肠道菌群的影响:在动物脂肪组织中生物积累的持久性有机污染物被人类消耗,通过胃肠道到达肠道,在那里它们改变了肠道菌群的组成和代谢活性。代谢物进一步与宿主串扰,随后影响其生理机能。

  总而言之,接触多氯联苯可能导致神经发育障碍、自闭症谱系障碍和智力残疾。多溴二苯醚、PFASs、OCPs(特别是DDE)、二恶英和呋喃可能导致肠道生态失调(例如,脂质代谢受损、糖耐量降低),并进一步导致免疫力下降、肥胖、糖尿病、肝脂堆积、炎症、血脂异常、肝损伤和NAFLD。然而,大多数研究都集中在生态失调与宿主表型改变的相关性上。

  在未来,应该更多地关注使用综合多组学方法将微生物失调与血清、组织或粪便代谢物的变化联系起来。此外,应该对人类进行更多的研究,以确定血清中这些化学物质的负担与肠道微生物的组成和功能以及患某种特定疾病的潜在风险之间的关系。这将为持久性有机污染物、微生物群和宿主之间的相互作用提供更深入的了解,从而能够识别暴露和未暴露状态的生物标志物。这种方法将有助于制定潜在的干预措施,以减轻/预防持久性有机污染物引起的毒性。需要强调的是,这些改变在生命早期暴露期间,即产前和产后阶段更为明显。因此,未来的研究也应该设计来衡量它们在生命后期对宿主的影响。此外,宿主的病理生理往往是饮食、遗传易感性和环境因素共同作用的结果。因此,有必要进行更多的研究,将这些因素的影响与肠道菌群及其代谢物的改变以及随后对肠道菌群对宿主病理生理的影响,考虑到真实的暴露场景,即低剂量和长期暴露联系起来。

  在未来的研究中,运动等体育活动也应被视为缓解pops诱导的肠道生态失调的一个因素。运动对肠道微生物组成和代谢谱变化的缓解有助于识别与pop诱导的毒性有关的特定微生物或代谢物。此外,还需要更多基于剂量的研究来评估考虑TDI和职业暴露的剂量特异性效应。无菌小鼠的使用也有助于阐明肠道菌群在pop诱导毒性中的因果或保护作用。关于同时接触两种或两种以上持久性有机污染物对肠道微生物群的影响及其由此产生的毒性,现有的信息也有限。因此,评估同时暴露于在动物模型中观察持久性有机污染物对肠道微生物群的影响,以适当地推断剂量和不良反应。此外,至关重要的是研究和制定潜在的日常饮食干预措施,如益生元、益生菌或合生素,以阻止或减轻暴露于这些化学物质引起的有害影响。

  原文出处: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155084

  Shivani Popli, Prarabdh C. Badgujar⁎, Tripti Agarwal, Bharat Bhushan, Vijendra Mishra ⁎, Persistent organic pollutants in foods, their interplay with gut microbiota and resultant toxicity [J]. Science of the Total Environment, 2022, 832:155084.(IF=10.753)

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