Nature Microbiology
肠道细菌高效生物蓄积全氟和多氟烷基物质
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本研究揭示了人体肠道细菌在不同链长和浓度下对全氟和多氟烷基物质（PFAS）的高效生物蓄积能力，发现Bacteroides uniformis等菌株可蓄积PFAS至毫摩尔浓度，同时保留生长能力。研究结合蛋白质组、代谢组、进化实验和冷冻离子束成像技术，首次确认PFAS在细菌内的细胞内蓄积，为环境污染与肠道微生物互作提供了新视角。
文献概述
本文《Human gut bacteria bioaccumulate per- and polyfluoroalkyl substances》，发表于Nature Microbiology杂志，回顾并总结了人体肠道细菌对PFAS（全氟和多氟烷基物质）的生物蓄积能力。研究发现，Bacteroides属细菌在暴露于PFAS后可实现超过50倍的富集，且在无活性的细胞中仍可观察到蓄积现象，表明其并非完全依赖主动转运机制。此外，E. coli的TolC缺失突变株显示出更高的PFAS蓄积能力，提示存在主动外排机制。研究进一步在小鼠模型中验证了肠道菌群对PFAS粪便排泄的影响，揭示了微生物在环境污染物代谢中的潜在作用。
背景知识
PFAS是一类广泛存在于环境中的人造污染物，因其强C-F键和两亲结构，具有高度稳定性和生物累积倾向，长期暴露与多种疾病相关，包括肝损伤、内分泌紊乱和癌症。目前研究主要聚焦于其在食物链和血液中的分布，而对微生物介导的体内动力学研究较少。肠道微生物组作为宿主与环境污染物相互作用的重要界面，其对PFAS的生物蓄积和转化能力可能影响宿主代谢、免疫稳态及污染物排泄效率。本研究通过多组学分析、实验室进化、冷冻离子束成像和动物模型实验，系统解析了肠道细菌对PFAS的吸收、积累和适应性响应，首次证明其可在细胞内形成聚集体，且该过程不显著抑制细菌生长。这些发现为微生物介导的环境污染物代谢提供了新线索，并为未来开发基于菌群的生物修复或暴露监测策略奠定基础。
研究方法与实验
研究团队通过体外培养实验，评估38种常见肠道细菌对PFAS的生物蓄积能力，并利用合成微生物群落筛选潜在高蓄积菌株。通过HPLC-MS/MS检测培养液和细胞沉淀中的污染物浓度，定义生物蓄积和生物转化标准。进一步采用冷冻离子束聚焦二次离子质谱（FIB-SIMS）验证PFAS在E. coli细胞内的定位。通过蛋白组和代谢组分析揭示PFAS暴露对细胞生理的影响，并结合实验室进化与基因组测序分析适应性突变。最后，利用定菌小鼠模型评估微生物群对PFAS粪便排泄的影响。
关键结论与观点
研究意义与展望
该研究首次系统揭示了肠道细菌对PFAS的高效生物蓄积能力，并发现其富集与链长正相关，为污染物体内代谢路径的微生物调控提供了证据。未来可进一步探索肠道菌群对PFAS体内分布的影响，以及特定菌株的调控潜力。此外，细菌内PFAS聚集体的形成机制及功能影响尚待阐明，可能为开发新型生物吸附剂或暴露标志物提供思路。
结语
本研究系统分析了人体肠道细菌对PFAS的生物蓄积能力，发现Bacteroides属菌株可高效富集此类持久性污染物，且在革兰氏阴性菌中更为显著。通过蛋白组、代谢组及进化实验，揭示了细菌可能通过非特异性结合和自聚集机制耐受高浓度PFAS，而不显著影响其生长。动物模型进一步验证了微生物群对PFAS粪便排泄的促进作用，提示肠道菌群可能在污染物体内动态中发挥关键作用。这些发现不仅拓展了我们对环境污染物与宿主微生物相互作用的认知，也为未来污染物暴露评估、微生物干预策略开发提供了理论支持。
