在斑馬魚生長發育過程中，添加益生菌可以重塑腸道菌群，調節脂質代謝相關基因，降低膽固醇和甘油三酯含量。全氟丁烷磺酸鹽（Perfluorobutanesulfonate, PFBS）是我國水體汙染嚴重的新興持久性有機汙染物（圖1），可以幹擾魚類腸道菌群組成，導致脂質代謝障礙。最近，中國科學院水生生物研究所研究員陳聯國團隊首次揭示了益生菌Lactobacillus rhamnosus調節PFBS暴露引起的脂質代謝紊亂的能力，相關研究成果發表在環境科學領域期刊Environmental Science & Technology。
持久性有機汙染物的毒理和健康風險已經成為我國亟待解決的重大環境安全問題。隨著大規模生產和使用，PFBS已在我國、尤其是湖北省的水環境中廣泛存在。武漢市湯遜湖的PFBS水體汙染濃度高達8 μg/L。而PFBS環境真實劑量的暴露可以持久地和跨代地幹擾魚類的腸道微生物群落，損害腸道健康和脂質代謝功能。因此，進一步闡明並調控PFBS的毒性健康危害具有環境現實意義。
在這項研究中，作者採用斑馬魚成魚為實驗對象，分別投餵無益生菌和添加了益生菌L. rhamnosus的飼料，同時暴露於環境相關劑量的PFBS（0 μg/L、10 μg/L和100 μg/L）28天，旨在探索益生菌添加劑對PFBS腸道微生物和脂質代謝幹擾的調節作用。根據PFBS暴露濃度和斑馬魚性別差異，投餵益生菌改變了PFBS的腸道毒性作用，包括腸道上皮完整、炎症、內毒素和氧化壓力等方面。擴增子測序發現，Lactobacillus菌屬的相對豐度沒有變化，但是與其他腸道固有有益菌顯著正相關（P <0.001; r >0.5），這表明益生菌間接地調節宿主代謝活動。
為研究益生菌對PFBS脂質代謝毒性的調節作用，作者檢測了腸道、血液和肝臟內脂質代謝相關生理過程，涉及脂肪消化轉運吸收、膽汁酸代謝、脂肪酸β氧化與合成、甘油三酯合成與水解以及核受體通路等。在PFBS與益生菌的共同處理組，雌性斑馬魚的脂肪酸合成和β氧化過程顯著增強，益生菌同時抑制了PFBS單獨暴露導致的血液膽固醇的累積，證明益生菌L. rhamnosus對斑馬魚宿主健康的有益作用（圖2）。
在雄魚中，益生菌添加劑拮抗了PFBS對膽汁酸代謝的幹擾作用，這可能是通過法尼酯X受體（farnesoid X receptor, FXR）信號通路介導的（圖3）。但是PFBS與益生菌共暴露明顯增加了雄魚肝體指數和肝臟內甘油三酯的含量，可能導致脂肪肝的發生（圖3）。
綜上，這篇文章首次揭示了益生菌對水環境汙染物的毒性效應的調節作用。在腸道微生物群落和脂質代謝功能方面，性別差異決定了益生菌與汙染物的相互作用模式。考慮到益生菌在水產養殖、漁業資源和人類健康領域的廣泛應用，相關的結果為評估益生菌的應用價值提供了基礎數據參考。尤其是在環境汙染較嚴重的區域，益生菌的應用需要綜合考慮汙染物的潛在影響。
圖1. PFBS化學結構
圖2. 雌性斑馬魚脂質代謝作用圖
圖3. 雄性斑馬魚脂質代謝作用圖