《Journal of Environmental Sciences》：Exploring the impacts of tetracycline on gut microbiota–bile acid homeostasis using metagenomics, metabolomics and molecular docking
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•四环素（TET）增加了芽孢菌门（Bacillota）的丰度并降低了肠道微生物多样性。•TET暴露通过富集大肠杆菌（Escherichia coli）损害肠道稳态。•TET与胆汁酸底物竞争结合BSH、BaiB、BaiA2和BaiE。•具有BSH活性和bai操纵子类群的扩增加速
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四环素（TET）增加了芽孢菌门（Bacillota）的丰度并降低了肠道微生物多样性。
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TET暴露通过富集大肠杆菌（Escherichia coli）损害肠道稳态。
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TET与胆汁酸底物竞争结合BSH、BaiB、BaiA2和BaiE。
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具有BSH活性和bai操纵子类群的扩增加速了胆汁酸转化。
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肝脏中毒性脱氧胆酸的积累促进了脂质沉积。
引言
胆汁酸（BAs）是不可缺少的信号分子，协调关键的生物过程，包括脂质稳态、炎症和全身能量代谢（Li等，2018b）。它们由肝细胞从胆固醇从头合成，分泌到肠道以促进脂溶性营养物质的消化和吸收（Hang等，2019；Cai等，2022）。约95%的肠道BAs随后被重吸收并通过门静脉返回肝脏，从而有助于维持肠肝稳态（Fleishman等，2024）。然而，胆汁流动受损会导致肝脏BA积累和胆汁淤积，引发肝毒性、炎症和纤维化，最终可能进展为肝硬化（Wang等，2024）。
肠道微生物群，常被称为宿主的"第二基因组"，通过专门的微生物酶的协调作用扩大并多样化BA池（Liu等，2024；Rowe等，2024）。胆汁盐水解酶（BSHs）和BA诱导的bai操纵子编码酶由肠道细菌表达，并按顺序作用以重塑宿主来源的BAs（Collins等，2023）。具体来说，BSHs——普遍分布在芽孢菌门、拟杆菌门、放线菌门和假单胞菌门中——催化甘氨酸结合型和牛磺酸结合型初级BAs的去结合（Liu等，2025b）。该反应作为关键的"门户"，产生非结合型BAs，作为所有下游转化的必需底物（Parasar等，2019）。随后，bai操纵子编码的酶，主要由梭菌科成员携带，介导7α-脱羟基反应，将非结合型初级BAs转化为次级BAs（Cai等，2022；Fleishman等，2024）。总之，通过BSH介导的去结合和bai操纵子介导的7α-脱羟基反应的协同酶作用，肠道微生物群深刻地重塑了宿主BA谱。
全球范围内抗生素使用量的增加对动物健康、人类健康和生态环境构成持续威胁（Zhang等，2022b；Villatoro-Casta?eda等，2023）。中国是抗生素的主要消费国，每年约有50,000吨排放到环境中（Liu等，2025a）。其中，四环素类（TCs）是最普遍的抗生素类别，在水生和陆地生态系统中表现出长期持久性（Ahmad等，2021；Chang等，2023；Semenova等，2025）。以前的研究报告了养殖水中TC浓度为1.3 μg/L，猪场和村庄地下水中的浓度分别为19.9 μg/L和29.7 μg/L（Li等，2018a；Qin等，2023）。此外，在生猪废水中检测到氯四环素（CTC，一种广泛使用的四环素类抗生素）浓度高达130.7 μg/L（Zhi等，2018）。越来越多的证据证实了四环素（TET）对两栖动物的毒性；例如，1 μg/L TET降低了岷山红顶蛙（Rana omeimontis）蝌蚪的肠道微生物α多样性，而90和450 μg/L的暴露导致黑斑侧蛙（Pelophylax nigromaculatus）幼虫出现肠道损伤和菌群失调（Ya等，2021；Zhu等，2022）。尽管先前的工作已确定TETs会在两栖动物中诱导肠道微生物菌群失调，但这种菌群失调是否会破坏宿主BA代谢仍不清楚。解决这一知识空白对于评估TETs污染所构成的生态风险至关重要。
Bufo gargarizans表现出对环境独特的形态、生理和行为适应，并已被提出作为评估环境污染的有前景的指示物种（Zhou等，2019；Li等，2024）。在本研究中，采用B. gargarizans蝌蚪来阐明TET暴露对两栖动物肠道微生物和BA代谢的影响。通过整合组织学、BA靶向代谢组学、宏基因组学和分子对接，我们系统地表征了肠道和肝脏组织结构、BA谱、微生物群落以及关键BA代谢酶与TET之间的结合相互作用的变化。首先，肝脏和肠道组织进行石蜡切片和染色以进行组织学检查。随后，使用液相色谱-串联质谱法（LC-MS/MS）表征了BA谱的变化。然后进行宏基因组测序以确定TET对肠道微生物群落结构和功能的影响。最后，进行分子对接分析以调查TET与BA代谢中关键酶的结合潜力。我们的研究结果提供了关于抗生素暴露对两栖动物健康更广泛生态影响的新见解。
章节片段
动物饲养和处理
在Gosner 2期（Gs2）的B. gargarizans卵从中国陕西省秦岭山脉的一条河流中获取（地理坐标：34°00′56″N，109°06′52″E）。胚胎被随机分配到四个玻璃水族箱（5厘米深的去氯自来水）中进行孵化。孵化后，蝌蚪每天喂食一次煮熟的莴苣，直到达到Gs26，此时开始慢性毒性测试。所有动物程序严格遵循…的实验动物护理规定
肠道和肝脏的形态和组织学分析
肠屏障依赖于由单层肠上皮细胞（IECs）组成的肠上皮。如图1a-f所示，对照组显示肠上皮细胞排列整齐，形态规则，核和细胞质完整，微绒毛有序。杯状细胞散布在这些柱状上皮细胞之间，并呈蓝色染色。然而，暴露于10（T10）和100 μg/L TET（T100）后，IECs的核变得不规则…
讨论
肠道是营养物质消化和吸收的主要场所，对生长至关重要（Zhang等，2022a）。IECs衬在肠腔内，具有顶膜微绒毛，可增加有效细胞表面积并增强营养物质摄取（Lhocine等，2015；Whitt等，2018）。杯状细胞分泌厚厚的粘液层作为化学屏障保护上皮（Nystr?m等，2021）。以前的研究表明，抗生素混合物减少了食物摄入量…
结论
总之，本研究揭示了TET破坏B. gargarizans蝌蚪BA稳态和肝脏健康的两种机制。在分子水平上，TET与BA底物竞争结合BSH的Asn82、BaiB的Asn234、BaiA2的Ile18和Ser144以及BaiE的Asp56，从而损害BA去结合和7α-脱羟基。在微生物群落水平上，TET有利于具有BSH活性和携带bai操纵子细菌的增殖，升高细胞毒性DCA并促进肝脏…
伦理声明
本研究中的所有动物护理和实验程序均严格按照陕西师范大学和中国野生动物保护协会制定的伦理指南和操作方案进行。
未引用参考文献
Fleishman和Kumar，2024；Fling和Zachareksi，2021；Li和Lu，2018b
CRediT作者贡献声明
李万竹：撰写—初稿，监督，调查，形式分析。魏勉：验证，方法学，调查。王宏源：监督，资金获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本工作得到中国陕西省自然科学基金的支持（编号：2026JC-YBMS-0257）。
李万竹|魏勉|王宏源
