《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Early-life herbicides exposure with gut microbiota and neurobehavioral development of hospitalized infants in China
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为解决除草剂早期暴露对新生儿神经发育潜在影响及其机制不明的问题，研究人员开展了一项横断面研究，检测了216名住院婴儿血浆中多种除草剂浓度、肠道菌群特征及新生儿行为神经学评分（NBNA）。结果显示，氟乐灵等除草剂暴露与NBNA评分负相关，尤其影响行为和被动肌张力，并显著改变肠道菌群结构，潜在机制涉及翻译、核糖体功能及氨基酸代谢通路。
在中国，除草剂是仅次于有机磷的第二大农药类别，广泛用于农业生产。人们可以通过呼吸、饮食或皮肤接触等途径暴露于除草剂，而这些物质也能透过胎盘或通过母乳传递给婴儿。越来越多的动物研究表明，除草剂暴露可能与神经发育毒性相关，但相关的流行病学研究，特别是针对新生儿时期的调查，仍然非常有限。与此同时，早期生命阶段的肠道菌群在神经行为发育中扮演着基础性角色，其与大脑之间通过微生物-肠-脑轴（MGBA）进行双向通讯。那么，生命早期的除草剂暴露是否会干扰婴儿的肠道菌群，进而影响其脆弱的神经行为发育呢？这是一个亟待回答的重要公共卫生问题。
为了探究上述关联，一篇发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上的研究，以216名中国湖南省儿童医院新生儿病房的住院婴儿为队列，开展了一项整合了环境暴露组学、微生物组学和神经行为评估的横断面研究。该研究旨在识别早期环境暴露相关的健康风险潜在干预靶点。
研究主要采用了以下几项关键技术方法：1）使用气相色谱-.串联质谱法（GC-MS/MS）定量检测婴儿外周血血浆中16种除草剂的浓度；2）通过针对粪便样本的16S rRNA基因V4-V5区测序，对肠道菌群进行特征分析；3）采用经过中国人群验证的新生儿行为神经学评估（NBNA）量表，对婴儿的神经行为发育进行标准化评分；4）运用广义线性模型（GLM）、基于分位数的g-计算（QGC）等多种统计模型评估暴露与结局的关联；5）利用比较毒理学数据库（CTD）和GeneCards进行毒理基因组学分析，寻找除草剂暴露与神经发育障碍相关的潜在靶点基因及通路。
3. 研究结果
3.1. 一般特征
研究人群包括216名婴儿，平均胎龄34.52周，76.4%为早产儿。NBNA总平均分为34.8分。
3.2. 单一或混合除草剂暴露与神经发育的关联
广义线性模型结果显示，氟乐灵（trifluralin）、拿草特（propyzamide）、恶草酮（oxadiazon）和吡氟氯禾灵（fluazifop-butyl）的暴露水平与NBNA总分呈负相关。在细分领域，这四种除草剂主要与“行为”和“被动肌张力”两个子量表评分显著负相关。QGC模型分析表明，混合除草剂暴露与“被动肌张力”评分降低存在显著关联，其中吡氟氯禾灵的负向权重最大。
3.3. 毒理基因组生物信息学分析
通过数据库交叉比对，共鉴定出183个除草剂暴露相关神经发育障碍的潜在靶点基因。基因本体（GO）和Reactome通路富集分析显示，这些基因主要富集在与翻译、核糖体功能、氨基酸及其衍生物代谢相关的生物过程和通路中。
3.4. 微生物组分析
研究发现，除草剂高暴露组与低暴露组婴儿的肠道菌群β多样性存在显著但微弱的差异。线性判别分析效应量（LEfSe）显示，高暴露组中变形菌门（Proteobacteria）、埃希氏菌属/志贺氏菌属（Escherichia_Shigella）和不动杆菌属（Acinetobacter）的相对丰度较高，而低暴露组中厚壁菌门（Firmicutes）的丰度较高。功能预测分析指出，苯丙氨酸代谢通路是导致两组差异的主要通路之一，且高暴露组中该通路相关基因表达呈上调趋势。然而，MaAsLin2分析未发现肠道菌属丰度与神经行为评分之间存在显著关联。
4. 讨论与结论
本研究首次在住院新生儿群体中报道了多种除草剂暴露与神经行为发育受损（特别是行为和被动肌张力）之间的负向关联。尽管未直接观察到肠道菌群特定菌属与神经行为评分的显著关联，但研究证实除草剂暴露显著改变了婴儿的肠道菌群结构，增加了变形菌门等潜在有害菌的丰度，并影响了与神经递质前体合成相关的苯丙氨酸代谢通路。通过生物信息学分析，研究者揭示了除草剂影响神经发育的潜在分子机制可能涉及蛋白质翻译、核糖体功能及氨基酸代谢等核心生物学过程。
这项研究的重要意义在于，它将环境暴露（除草剂）、肠道微生态（菌群）和宿主表型（神经行为发育）置于同一研究框架内，为理解生命早期环境污染物健康危害的复杂机制提供了新的视角和证据。研究结果提示，在评估婴儿神经发育风险时，应考虑除草剂等环境化学品的混合暴露效应。然而，由于横断面设计的局限性，无法确立因果关系。未来需要开展纵向研究，并结合代谢组学等多组学技术，进一步验证所发现的通路机制，并明确肠道菌群在其中扮演的确切角色。这项研究为制定针对脆弱婴儿群体的环境健康保护策略提供了重要的科学依据。
