《Food Frontiers》：Dietary Interventions May Mitigate Health Risks of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Exposure Through Modulation of the Gut Microbiota: A Review
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全氟和多氟烷基物质（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）因其极强的环境持久性和多系统毒性，已成为全球公共卫生关注的问题。近年来，不断积累的证据凸显了肠道微生物群（gut microbiota）在调控PFAS的肠道
全氟和多氟烷基物质（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）因其极强的环境持久性和多系统毒性，已成为全球公共卫生关注的问题。近年来，不断积累的证据凸显了肠道微生物群（gut microbiota）在调控PFAS的肠道蓄积与消除中的关键作用。特定微生物类群，包括拟杆菌门（Bacteroidetes）成员和产乳酸细菌（lactic acid-producing bacteria），已被证明可通过生物累积（bioaccumulation）和微生物结合（microbial binding）等机制捕获PFAS，从而促进其粪便排泄（fecal excretion），并最终降低肝脏（liver）和循环（circulation）中的PFAS浓度。重要的是，膳食干预——如补充益生菌（probiotics）、益生元（prebiotics）、膳食纤维（dietary fiber）和合生元（synbiotics）——可重塑肠道微生物生态，并进一步增强这种由微生物群介导的消除效应。来自动物模型（animal models）和人类研究（human studies）的新兴证据提示，此类干预可能降低体内PFAS负荷并缓解相关毒理学结局（toxicological outcomes）。本综述系统总结了通过膳食调节肠道微生物群作为PFAS暴露干预策略的当前进展。研究人员讨论了其潜在生物学机制（biological mechanisms），评估了现有实验和流行病学证据（experimental and epidemiological evidence），并概述了未来研究方向及转化前景（translational prospects）。总体而言，这些认识可为制定安全、可及且可持续的减轻PFAS相关健康风险的策略提供依据。
1 Health Hazards of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS)
PFAS是一类以C–F键为核心结构特征的人工合成化学品，具有显著化学与热稳定性及表面活性，广泛应用于消防泡沫、防水纺织品、不粘炊具和个人护理品等。其环境持久性和抗降解性导致广泛环境传播与生物累积，并与肝脏损伤、炎症相关多器官损伤、免疫毒性、生殖发育损害及癌症等不良健康结局相关。
1.1 The Exposure Risk of PFAS
PFAS已在全球多环境介质中检出，包括地下水、自来水、极地、青藏高原、深海和高海拔冰川，显示长距离环境迁移。除环境介质直接暴露外，膳食是更常见途径，鱼、水果和蛋等是主要膳食来源；膳食模式亦影响血清PFAS水平，植物性及乳制品模式与较低血清浓度相关，肉类为主的西方膳食与较高浓度相关。
1.2 Human Health Risks Associated With PFAS Exposure
人群可经食品、饮用水和空气颗粒物等多途径暴露，生物监测普遍检出PFAS。膳食摄入与PFAS暴露显著相关，蔬菜易受污染，PFAS可沿食物链生物累积和生物放大，并可经母乳传递。健康风险包括氧化应激和炎症、肥胖和2型糖尿病风险、致癌性（IARC将PFOA列为1类、PFOS列为2B类）、肝毒性、脂代谢紊乱、肾损伤、内分泌干扰、免疫功能障碍及生殖发育异常，并造成显著社会经济负担。
2 Gut Microbiota: A Key Mediator of PFAS Toxicity
肠道微生物群（gut microbiota）对环境污染物敏感并参与宿主生理；环境毒物引起的宿主–微生物不良互作可产生全身后果。靶向调节肠道微生物群可减轻环境毒物危害。现有研究多关注微生物失调加剧PFAS毒性，而主动调节微生物群是否影响PFAS体内蓄积和消除尚待阐明。体内外干预显示益生菌/益生元可改善菌群、降低体内污染物浓度并增加粪便排泄，提示微生物群可能通过调节肠肝循环（enterohepatic circulation）、增强PFAS与微生物组分结合或改变微生物代谢与生物转化促进PFAS消除。
2.1 Probiotic-Mediated Bio-Binding of PFAS
益生菌（probiotics）是给予足量时对宿主有益的活微生物。乳酸菌（lactic acid bacteria, LAB）广泛分布于自然和人体胃肠道，可吸附重金属和有机污染物。体外研究显示多株LAB对PFOS有可测结合能力且菌株差异明显，对PFOA亦发现高结合能力菌株。LAB对疏水分子的吸附可能涉及细胞壁肽聚糖（peptidoglycan）介导的氢键、静电作用和范德华力；PFAS具有疏水氟碳尾，推测其吸附亦可能由LAB细胞壁肽聚糖介导。
2.1.1 Evidence That Probiotics Facilitate PFAS Elimination and Reduce Internal Exposure
粪便排泄是人和实验动物PFAS清除的相关途径；人体观察可见PFOS和PFOA的粪便消除，小鼠毒代动力学提示长链PFAS粪便清除重要，PFOS存在胆汁–粪便清除途径。胃肠道疾病状态可改变PFAS生物利用度，月经、妊娠和哺乳是女性额外丢失途径。小鼠研究显示给予Pediococcus pentosaceus和Pediococcus acidilactici可显著提高粪便PFOS浓度；19株LAB定植后，3株显著降低血清PFOS并增加粪便PFAS。益生菌干预存在暂时性和剂量–反应关系等局限。
2.2 Bioaccumulation Capacity of Gut Microbiota for PFAS
细菌培养实验显示细菌可累积环境污染物。Rhodopseudomonas palustris可吸附PFOA并降低环境浓度，提示细菌可累积PFAS。从小鼠肠道分离的38株细菌中，多数高累积菌属于革兰阴性拟杆菌门（Bacteroidota），Bacteroides uniformis累积能力最强；低/无累积菌多为革兰阳性。机制可能涉及Bacteroidota在胞质内以聚合形式封存PFAS及膜转运蛋白差异。TolC缺失E. coli ΔtolC与B. uniformis累积相似，提示与主动外排蛋白相关的主动过程；PFAS在胞质内形成致密聚集体，可限制毒性并有利于随菌群更新经粪便排出。剖宫产和抗生素暴露可影响婴儿Bacteroides和Bifidobacterium定植。
2.2.1 Evidence That High-Accumulation Microbial Communities Promote PFAS Excretion
小鼠模型中移植富含高累积菌株的肠道微生物群落，与低累积群落相比，可在特定时间点显著增加全氟壬酸（PFNA）的粪便排泄，即使按总细菌生物量标准化后仍如此。提示特定高累积菌群可在肠道内更有效捕获PFAS并促进粪便排泄，富集此类菌群可能是降低全身PFAS负荷的策略。
3 Dietary Modulation of Gut Microbiota: A Feasible Strategy Against PFAS Exposure
已有随机对照试验（RCT）和药物可降低PFAS浓度或减轻毒性，如考来烯胺（cholestyramine）、考来维仑和二甲双胍（metformin, MET）可降低血清PFAS并增加粪便PFAS，机制主要与阻断肠肝循环有关；但这些为处方药，存在安全性和不良反应，限制其作为预防或长期干预。膳食干预调节肠道微生物群相对安全可及，可逐步重塑菌群结构，间接但可能持续影响PFAS代谢和消除，具有较高公众接受度、依从性和长期可行性。
3.1 Probiotics
益生菌干预尤其LAB受到关注。LAB可通过生物结合、抗氧化和调节宿主代谢减轻PFAS毒性，可恢复肠屏障、减轻肝损伤、改善肝脏代谢紊乱。鲫鱼实验中富硒Bacillus subtilis可经微生物群–肠–脑轴减轻全氟己酸所致神经元损伤。动物实验中19株LAB有菌株特异性，3株显著降低血清PFAS；NHANES分析显示规律摄入酸奶或益生菌补充剂者血清PFOA、PFNA和PFOS较低。
3.2 Prebiotics and Dietary Fiber Supplementation
长期依赖益生菌补充未必适合日常，因此简单可持续的膳食策略重要。益生元（prebiotics）是选择性被宿主微生物利用并产生健康益处的底物。动物和人群研究提示益生元可减轻PFAS健康效应；小鼠母体菊粉（inulin）补充改善肠肝结构和功能、降低炎症因子，子代生长结局改善。人群研究显示膳食纤维摄入与血清PFOA、PFOS、PFNA降低相关；燕麦β-葡聚糖（oat β-glucan）RCT中NASEM定义的PFAS显著下降。多数益生元为可溶性膳食纤维，不溶性膳食纤维是否有效不确定；小鼠研究提示不溶性纤维可能不促进PFAS消除，纤维类型重要。
3.2.1 Possible Mechanisms by Which Prebiotics Promote PFAS Excretion
益生元促进PFAS排泄机制研究较少。小鼠实验讨论提示可能涉及胆汁酸循环。PFOS可由顶端钠依赖性胆汁酸转运体（apical sodium-dependent bile acid transporter, ASBT）、Na
+-牛磺胆酸共转运多肽（Na
+-taurocholate cotransporting polypeptide, NTCP）和有机阴离子转运多肽（organic anion-transporting polypeptide, OATP）转运；PFOS结合构象与牛磺胆酸相似。菊粉处理小鼠下调ASBT、NTCP和OATP基因表达，提示益生元通过调节转运体表达参与胆汁酸循环并减少PFAS重吸收。PFOS干预组可见菌群紊乱逆转，Shannon指数升高及Bifidobacterium丰度增加，提示益生元降低PFAS与肠道微生物群相关。
3.2.2 Feasibility of Prebiotics Application
益生元作为肠道微生物群底物可产生短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs），有助于维持肠道结构和菌群稳定；与益生菌不同，益生元对胃酸、胆汁和温度相对不敏感，可加入日常食品，适合长期、大规模人群干预。但益生元可能促进有害菌生长；短链低聚果糖（short-chain fructooligosaccharides, scFOS）相关致病岛可使某些病原体以scFOS为唯一碳源生长。益生元干预可致胀气、腹痛甚至腹泻，选择时需综合考虑。
3.3 Synbiotics
益生菌和益生元单独研究均显示减轻PFAS毒性和降低负荷的有益作用，且均改善菌群，因此合理假设合生元（synbiotics）可能产生协同效应。已有合生元干预可减轻多种污染物所致毒性和疾病，但PFAS背景下证据有限，尤其缺乏比较合生元与单用益生菌或益生元的对照研究，难以确定真正协同效应。
3.4 Fecal Microbiota Transplantation (FMT)
粪便微生物移植（fecal microbiota transplantation, FMT）是新兴菌群调节方法，临床已用于复发性Clostridioides difficile感染等胃肠疾病。原则上可通过重塑肠道微生物群落为PFAS暴露提供干预。FMT通常口服健康供体粪便微生物以改变受者肠道菌群。实验模型显示菌群操作可影响PFAS相关结局；高累积Bacteroidota可促进PFAS粪便排泄，因此对高暴露个体定植此类菌群可能是降低负荷的策略。但FMT应视为辅助干预，需评估获益、风险和实践因素；FMT可导致感染，并有促进抗生素耐药基因转移的潜在风险，其活性菌混合物疗效和安全性需按临床情境评估。
3.5 Evidence Critique and Interpretive Limits
现有证据多来自体外和动物研究，虽可揭示机制，但因肠道微生态与宿主物种差异，直接外推至人存在不确定性。人群证据中横断面设计无法明确干预与结局的时间关系和因果方向；少数RCT证据来自事后或二次分析，原研究常未以降低PFAS蓄积为主要终点，统计效能不足且易受多重比较和未测混杂影响。动物实验多采用急性/亚急性高剂量暴露和遗传背景均一模型，而人群为长期低剂量混合暴露，且个体基线菌群、膳食和PFAS蓄积水平差异大，干预效应变异高。PFAS种间药代动力学差异大，动物中微生物促排泄效应可能因人类极慢消除速率而减弱。
4 Conclusion
PFAS因独特理化性质具有极强环境持久性和多系统毒性，是全球公共卫生问题。证据表明肠道微生物群是PFAS体内命运的关键介导者，影响蓄积和消除。特定菌群尤其Bacteroidota具强生物累积能力，可在胞质内封存PFAS并促进粪便排泄；LAB可通过吸附结合PFAS，可能降低体内浓度并减轻毒性。膳食干预可有效调节肠道微生物组成和功能，有益于微生物介导的PFAS“解毒”和“促排泄”过程。益生菌、益生元和合生元等营养干预可降低PFAS毒性并促进消除，同时具有安全性高、可及性和长期依从性等实践优势。总体提示膳食调节肠道微生物群是促进PFAS消除和对抗其毒理效应的有前景、安全且可持续策略。
5 Future Perspectives
微生物群干预存在潜在风险：FMT可致感染和耐药基因转移，益生元有不良反应风险；被益生微生物吸附或封存的PFAS可能在特定生理条件下再释放，且干预可能扰动宿主肠道菌群稳态和生态平衡。膳食干预效应存在矛盾：小鼠中Lactobacillus rhamnosus对PFBS内分泌毒性的调节呈性别依赖；scFOS在危重创伤并广谱抗生素患者中可加速Bifidobacterium和Firmicutes丢失及致病Enterobacteriaceae扩张。剂量–反应关系尚未充分阐明，同株益生菌不同剂量效果不同且常呈非线性；较高剂量可能更有效，但并非单调增加。益生菌有益效应短暂，长期定植不常见；益生元干预也有类似短暂性。转化障碍包括个体微生物组反应差异及缺乏标准化干预配方；菌株遗传代谢异质性和益生元结构多样性导致疗效差异。未来需大规模多中心RCT、明确关键微生物类群和功能基因及分子机制、建立标准化干预框架并监管潜在风险；还需建立安全评价和质量控制标准。通过机制、循证验证和转化产品开发整合，膳食调节肠道微生物群有望成为减轻PFAS暴露风险的全球策略组成部分。
