《Environmental Pollution》：Changes in the gut microbiome and neurotransmitters induced by mancozeb
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摘要灭菌丹作为一种广谱杀菌剂被广泛使用，其可能对肠-肝-肾轴的影响仍未被完全阐明。本研究采用实验口服暴露模型，鉴定了灭菌丹暴露相关的剂量效应及其潜在机制。在给予小鼠1、10和100 mg/kg体重的灭菌丹后，发现该杀菌剂主要蓄积于小鼠消化系统（包括结肠、盲肠及其内容物）和粪便
摘要
灭菌丹作为一种广谱杀菌剂被广泛使用，其可能对肠-肝-肾轴的影响仍未被完全阐明。本研究采用实验口服暴露模型，鉴定了灭菌丹暴露相关的剂量效应及其潜在机制。在给予小鼠1、10和100 mg/kg体重的灭菌丹后，发现该杀菌剂主要蓄积于小鼠消化系统（包括结肠、盲肠及其内容物）和粪便中。灭菌丹暴露可能对小鼠肝功能相关生物标志物产生不利影响，表现为丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶活性升高、丙二醛水平增加，以及超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性降低。此外，灭菌丹导致小肠显著缩短、肠道通透性增加，表现为粪便颗粒湿重增加、干重/湿重比升高，以及血清肌酐、尿素氮、尿酸和脂多糖水平升高。灭菌丹还显著改变了肠道菌群结构，使Lachnospiraceae_NK4A136_group（1.01-1.71倍）和Ileibacterium（2.21-5.54倍）的相对丰度增加。此外，灭菌丹促进了乙酰胆碱的蓄积、组胺的释放，以及肠道组织中吲哚类化合物水平的升高。转录组分析显示免疫相关基因上调，参与药物代谢的基因下调。这些结果表明，灭菌丹暴露可能影响肠道菌群组成、神经递质和代谢物谱，以及免疫和解毒相关功能基因的表达。本研究为灭菌丹的饮食健康风险评估提供了关键见解。
引言
灭菌丹是一种在全球农业实践中广泛使用的广谱杀菌剂。然而，其应用可能导致通过迁移至土壤和地下水的环境扩散，从而对生态系统、动物物种和人类健康构成潜在风险。先前的研究和残留分析表明，灭菌丹可在农业、环境和生物基质中持续存在，口腔暴露可能导致其在胃肠腔室中的优先蓄积，这为研究其对肠道菌群稳态和肠-肝-肾轴的影响提供了依据（EFSA等，2020；Zhang等，2022）。此外，灭菌丹的主要代谢物乙撑硫脲（ETU）在环境中迁移性较强，并具有致癌性、致畸性和致突变性，进一步加剧了与灭菌丹污染相关的残留危害（EFSA等，2020）。世界卫生组织（WHO）目前将灭菌丹归类为第二类（中等危害）农药。人类暴露于灭菌丹与多种不良健康结局相关，包括甲状腺功能异常、帕金森病、致畸性和致癌性（Goldner等，2010）。啮齿类动物模型的慢性暴露研究报道其对肝脏和肾脏功能产生不利影响，肾脏效应可能与线粒体氧化磷酸化受阻有关（Zhang等，2022；Zhang等，2023）。尽管灭菌丹已使用数十年且其一般毒性已有充分记载，但其对肠道菌群和肠神经系统的影响及其潜在机制仍知之甚少。因此，科学界对阐明灭菌丹对哺乳动物宿主肠道微生物组和神经生理功能的影响的兴趣日益增长。
肠道菌群在高等动物中执行多种重要的生理和生化功能，深度参与调节众多宿主生物过程，尤其是与消化、血管生成和疾病防御相关的过程（Kuwahara等，2020）。它可被视为一种获得的"虚拟器官"，对营养吸收和代谢、免疫稳态以及宿主整体发育至关重要（Han等，2010）。除了维持正常生理功能外，肠道菌群还深刻影响宿主健康状态。环境污染物可通过扰乱肠道菌群的组成和功能能力，诱导炎症反应并改变免疫功能，这凸显了微生物群落、肠道屏障完整性和慢性炎症驱动疾病之间的强相关性（Chassaing等，2015）。例如，Doha等（2019）观察到小鼠灭菌丹暴露后结肠组织出现严重结构损伤，包括上皮脱落和炎症细胞浸润。类似地，Pezzini等（2023）报道灭菌丹显著改变了大鼠肠道菌群组成，α和β多样性均发生明显变化。然而，研究灭菌丹对小鼠肠道菌群影响的研究仍然有限。
肠神经系统（ENS），常被称为"第二大脑"，是一个高度复杂的神经网络，在胃肠动力、分泌及其他重要生理过程中发挥关键的调节作用（Wang，2018；Schneider等，2019；Giuffrè等，2020）。ENS通过多种内源性神经递质和神经活性信号分子调节胃肠功能，包括去甲肾上腺素（NE）、乙酰胆碱（ACh）、5-羟色胺（5-HT）、组胺（His）和γ-氨基丁酸（GABA）（De Vadder等，2018；Kumal和Zfass，2018）。近年来，农药对ENS的影响越来越受到关注，特别是那些具有显著神经化学效应的农药，可能与ENS相关功能、肠道运动、免疫反应和屏障完整性改变有关。例如，Ku等（2023）发现戊唑醇通过扰乱神经递质系统导致小鼠认知缺陷。类似地，Liu等（2023）证明灭菌丹干扰了与神经递质相关的多个过程，包括其生物合成、代谢和信号转导。整合蛋白质组学和代谢组学分析进一步揭示灭菌丹暴露影响多条生物学通路，如色氨酸代谢、多巴胺能突触功能和氧化应激反应。然而，灭菌丹对ENS结构和功能的具体影响仍知之甚少。
本研究以C57BL/6J小鼠为模型生物，评估灭菌丹（一种典型的乙撑双二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂）的生物学效应。具体目标为：1) 确定灭菌丹及其代谢物在小鼠体内的组织分布和蓄积情况，重点关注胃肠道和粪便；2) 评估灭菌丹暴露后肝脏、肾脏和肠道功能相关生物标志物的变化；3) 表征其对肠道菌群组成和功能的影响；4) 研究灭菌丹对ENS相关生物标志物的影响及潜在机制。本研究的结果有望为改进乙撑双二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂的健康风险评估提供基础数据，并为制定基于科学的监管使用指南提供支持。
章节摘要
动物实验设计
雄性无特定病原体（SPF）C57BL/6J小鼠（6周龄）由杭州杭师生物科技有限公司（中国）提供。本研究使用雄性C57BL/6J小鼠以减轻与动情周期相关的潜在变异性，并与先前用于剂量选择的毒理学研究保持一致（Cecconi等，2007；Runkle等，2017）。灭菌丹（纯度≥90%）购自上海麦克林生化科技有限公司（中国上海），用作
灭菌丹对小鼠体重和器官指数的影响
体重和器官指数的变化是反映小鼠整体健康状况的关键指标。如图1a所示，尽管所有组在整个实验期间的体重均呈总体上升趋势，但与CK（对照）组相比，灭菌丹暴露30 d的小鼠最终体重呈显著（p < 0.05）的剂量依赖性降低。具体而言，低、中和高暴露组的体重均明显低于
讨论
SOD作为一种关键抗氧化酶，可消除自由基、减轻细胞损伤并缓解氧化应激（Engwa等，2022）。类似地，GSH-Px在消除活性氧（ROS）和减少氧化性脂损伤方面发挥关键作用（Zhang等，2023）。MDA水平可作为脂质过氧化的生物标志物，间接反映氧化性组织应激的程度（Mohideen等，2023）。本研究中，灭菌丹暴露显著
结论
本研究显示，灭菌丹主要蓄积于小鼠的结肠、盲肠及其内容物以及粪便中，对肝脏和肾脏功能相关生物标志物产生剂量依赖性效应。更重要的是，灭菌丹暴露影响肠道屏障完整性相关生物标志物，改变微生物群落结构（如促进Lachnospiraceae_NK4A136_group和Ileibacterium），并失调关键神经递质和代谢物，包括乙酰胆碱、
CRediT作者贡献声明
吴小毛：方法学，概念化。刘音诺：验证，数据管理，概念化。崔明荣：方法学，调查，数据管理，概念化。葛红诺：撰写——初稿，方法学，调查，数据管理，概念化。方华：撰写——审阅与编辑，指导，项目管理，方法学，资金获取，概念化。张泸庆：方法学，概念化。黄晨宇：撰写——审阅与编辑，撰写
未引用参考文献
Abdourahime等，2020；Lutnicka等，2016；Wang等，2023；Zhang等，2023。
数据可用性
评估本研究成果所需的所有数据均包含在主文档和/或补充材料中。本研究产生的组学测序数据已存入序列读段档案（NCBI），项目编号为PRJNA1321478。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告工作的客观性。
致谢
本研究得到浙江省"领雁"研发计划（编号：2023C02039-01）、国家自然科学基金委员会（编号：42177252和42192573）以及国家重点研发计划（编号：2023YFD1902903）的资助。
葛红诺|崔明荣|刘音诺|吴小毛|黄晨宇|张泸庆|方华
浙江省作物病原菌与昆虫生物学及生态调控重点实验室，农业农村部作物病虫分子生物学重点实验室，浙江省作物病虫生物防治工程技术研究中心，浙江大学农业与生物技术学院农药与环境毒理学研究所，杭州310058，中国
