反复接触阿莫西林会通过氧化应激、DNA修复功能障碍以及肠道菌群失调引发的炎症，扰乱结肠的稳态

《Chemico-Biological Interactions》：Recurrent Amoxicillin Exposure Disrupts Colonic Homeostasis through Oxidative Stress, DNA Repair Dysregulation, and Gut Dysbiosis-driven Inflammation

阿莫西林反复暴露通过氧化应激、DNA损伤及炎症反应破坏小鼠结肠稳态，导致隐窝退化、黏膜变薄和菌群失调，提示长期低剂量抗生素使用存在肠道毒性风险。

　　

Nabila Akhtara | Manuj Kr Bharali

摘要

本研究采用多参数方法，探讨了反复接触阿莫西林对小鼠结肠健康的影响。20只动物被随机分为两组，其中一组每隔一周口服阿莫西林（100毫克/千克体重），持续12周。对结肠组织的组织学和超微结构分析（扫描电子显微镜SEM和透射电子显微镜TEM）显示，治疗组出现隐窝退化、黏膜变薄以及炎症细胞浸润。生化检测表明脂质过氧化显著增加，抗氧化防御能力下降，这表明存在氧化应激。免疫组化分析证实了DNA氧化损伤，并伴有DNA修复基因的异常表达，表明基因组维持功能受损。粪便微生物群分析显示微生物负荷显著减少，机会性病原体增多，同时短链脂肪酸水平却出现 paradoxical 增加。这些变化与炎症基因（TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-17）表达显著上调相关，表明微生物组失衡和炎症信号增强。总体而言，反复接触阿莫西林通过破坏肠道菌群平衡、引发氧化应激和基因毒性以及引发炎症，扰乱了结肠的稳态，突显了抗生素治疗的潜在风险。

引言

抗生素是治疗细菌感染的重要药物；然而，其广泛使用，包括在非治疗性场景中，引发了关于其对宿主生理影响的重大担忧（H?gberg等人，2014年）。间歇性或反复接触抗生素在预防性治疗方案、农业实践和家禽养殖中很常见，此外不适当的临床处方以及这些药物的非处方销售也常常会破坏宿主体内的微生物平衡（Pereira和Kulkarni，2022年；Lathakumari等人，2024年；Islam等人，2024年）。结肠内栖息着数万亿微生物，统称为肠道微生物群，它们在营养代谢、免疫系统调节和抵御病原体方面发挥着关键作用（O’Keefe，2008年）。肠道微生物群失衡会导致活性氧的产生增加，从而引发炎症和表观遗传压力（Mostafavi Abdolmaleky和Zhou，2024年）。多项流行病学研究表明，不断增加且不受控制的抗生素暴露与肠道微生物群失衡的风险增加有关，这与自身免疫性疾病、炎症性肠病、乳糜泻、食物过敏和肥胖等炎症性疾病有关，可能涉及炎症和基因毒性压力机制（Heianza等人，2020年；Faye等人，2023年；Fenneman等人，2023年）。多项研究指出，所有年龄段的人群中，抗生素暴露与炎症性肠病及相关结直肠癌的风险增加之间存在强烈关联（Pan等人，2024年）。全球抗生素耐药性问题以及每年惊人的抗生素消耗量凸显了更深入理解抗生素在引发炎症性肠病及相关结直肠癌风险中作用的迫切需求（Browne等人，2021年）。广谱抗生素（如氟喹诺酮类、β-内酰胺类）尤其具有破坏性，因为它们会无差别地杀死宿主体内的敏感细菌，从而为机会性或耐药菌株的繁殖创造条件，进而损害黏膜免疫并增加患炎症性疾病的风险（Gu等人，2020年）。与抗生素使用相关的多种炎症性疾病表明，这种风险不仅仅是副作用的结果，而是多种抗生素共同作用的结果，影响了全身炎症反应。基于这一前提，多项研究试图建立抗生素引起的肠道健康变化、炎症反应增强和基因组不稳定之间的联系（Voskarides等人，2022年）。尽管有这些观察结果，但抗生素引起的肠道微生物群失衡与结肠炎症反应增加之间的机制途径仍不甚明了。

阿莫西林属于广谱抗生素中的β-内酰胺类，全球范围内被广泛使用。根据世界卫生组织AWaRe框架的分类，这种β-内酰胺类抗生素是世界上最常用的药物之一，包括在印度，既用于人类也用于兽医领域。其受欢迎程度主要归因于其价格实惠、广谱疗效以及在公共和私人医疗机构的普遍可获得性（Zanichelli等人，2023年；Sharland等人，2024年）。阿莫西林通过破坏细菌细胞壁的形成来发挥作用，导致细胞裂解。然而，这种作用机制可能会无差别地杀死体内的有益细菌（Lekang等人，2022年）。多项研究表明，阿莫西林可能通过过敏反应和氧化应激等机制在多种器官中引起毒性变化（Bethesda，2020年）。荟萃分析和病例对照研究强调了阿莫西林的潜在负面影响，特别是对肠道微生物群的破坏，这可能导致宿主体内细胞应激，并可能引发肠道（包括结肠）的慢性炎症（Spatz等人，2023年；Gillies等人，2015年）。然而，目前缺乏关于长期体内环境中阿莫西林暴露影响的机制证据来支持这些流行病学发现。本研究旨在评估反复接触阿莫西林对实验动物结肠健康的影响，具体而言，它通过设置恢复期来研究反复接触阿莫西林后的累积效应，以评估这种抗生素长期反复使用可能带来的任何有害后果。

实验部分摘录

药物和化学品

阿莫西林购自印度的Cipla公司。用于检测DNA片段化的生物标志物γH₂AX-a（商品编号KHC1551）、ZO-1以及8-OHdG多克隆抗体（商品编号21773-1-AP；15125-1-AP）的免疫组化试剂盒购自美国的Proteintech公司。实验中使用的所有其他化学品和试剂均为分析级，从当地供应商处购买。

实验动物和实验设计

实验所用雄性瑞士白化小鼠（n=20，体重25±5克，90天大）来自动物供应室。

阿莫西林影响结肠的超微结构、组织形态和结肠运动性

为了评估反复接触阿莫西林对结肠整体结构和生理的影响，研究了体重与长度的比例、组织结构和结肠传输时间。实验12周后，对照组和阿莫西林处理组之间的体重差异无统计学意义（图1B，p > 0.05）。然而，作为结肠功能指标的结肠重量与长度的比例……

讨论

由于自我用药现象的增加和非处方药物的普及，抗生素在临床和人类学背景下的滥用日益严重，这引发了关于抗生素反复使用带来的慢性副作用和毒理影响的重大担忧。这种持续的抗生素暴露对肠道健康构成重大风险，导致结肠屏障完整性受损和整体结肠功能下降。

结论

鉴于抗生素的滥用及其对肠道健康的深远影响，了解抗生素引起的肠道损伤的范围和机制至关重要。本研究表明，反复使用抗生素会破坏肠道微生物平衡，引发氧化应激、DNA损伤和炎症，从而导致结肠完整性受损。认识到抗生素的直接作用和微生物群驱动机制在这些过程中的双重作用非常重要。

作者贡献声明

Manuj Kumar Bharali：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、监督、方法学、概念化。Nabila Akhtara：撰写——初稿、方法学、研究、数据分析、数据管理

未引用的参考文献

Sharland等人，2022年；Shrestha等人，2021年；Landis和Koch，1977年；Huang和Zhou，2021年；Facchin等人，2024年；Perez-Lopez等人，2025年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

伦理声明

本研究遵循“ARRIVE”指南进行动物实验报告。本研究符合印度阿萨姆邦高哈蒂大学动物伦理委员会（IAEC）的指导方针（IAEC/Per/2025/PP-IAEC/2025-006）。

资金支持

作者未获得这项工作的特定资金支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

第一作者感谢印度UGC提供的博士奖学金。作者还感谢高哈蒂大学化学系提供的SEM设施以及新德里AIIMS提供的TEM设施，这些设施帮助进行了超微结构研究。