微生物组反应可作为神经毒气暴露的早期预警

研究人员报告说，哺乳动物的微生物组可以作为一个哨兵，因为它的高反应性的暴露。他们的研究文章发表在《应用与环境微生物学》(Applied and Environmental Microbiology)杂志上，题为《有机磷神经毒剂Soman中毒改变粪便细菌生物群和尿液代谢物:无症状神经毒剂暴露的新特征案例》。

“有机磷化学暴露的实验病理生理学已被广泛报道。在这里，我们描述了一种改变的粪便细菌生物群和尿代谢组，随后中毒的soman，一种亲脂的G级化学战神经毒剂。未麻醉的Sprague-Dawley雄性大鼠以中致死剂量(LD50)的0.8(亚致癫痫)或1.0(致癫痫)皮下给药soman，并评估其毒性征象。根据捕获活性对动物进行分层，评价soman暴露对粪便细菌生物群和尿液代谢物的影响。Soman暴露通过改变Firmicutes和Proteobacteria门的Facklamia、根瘤菌、Bilophila、Enterobacter和Morganella属改变粪便细菌生物群，其中一些已知可以水解OPs。然而，在回肠的细菌生物群中没有观察到类似的变化，在soman中毒后，无论动物的剂量或捕获状态如何，回肠的细菌生物群都保持不变。

然而，在soman暴露后75天，细菌生物群稳定下来，各组之间没有观察到差异。有趣的是，仅考虑动物的捕获状态，我们发现尿液代谢组存在显著差异。在捕获动物的72小时内，白三烯C4、kynurenic酸、5-羟吲哚乙酸、去甲肾上腺素和醛固酮的排泄率要高得多，这与soman中毒早期多器官参与的情况一致。这些发现证明了利用粪便细菌生物群的失调结合尿液代谢组改变作为临床上暴露于症状前的OP的证据的可行性，从而为未来的神经保护治疗提供可能。

索曼与据信已在叙利亚获释的特工沙林类似。两者都是有机磷，用于某些农药和神经毒气。它们阻碍神经递质乙酰胆碱的正常分解，导致神经、肌肉和某些腺体受到过度刺激。在大剂量的情况下，这些化合物会干扰关闭神经传递的机制，导致窒息。

研究人员检查了暴露后72小时微生物组的变化。“我们的目的是确定轻微接触soman所造成的生理损伤的具体特征，”因为这些可能提供警告症状并确定需要治疗的人，第一作者Derese Getnet博士说。

微生物组中最显著的变化是对细菌属、法氏菌属、肠杆菌属和嗜菌菌属以及对植物有益的根瘤菌属的检测。“看到根瘤菌在有机磷存在下生长是非常有趣的，因为它是一种已知的与生物修复有关的生物体，”Getnet博士继续说。根瘤菌通常与肠道无关，但有机磷的存在可能使其相对于竞争微生物具有短暂的优势。

Getnet博士补充说:“这些暴露的特征在暴露后至少72小时内可以检测到，它们不仅存在于有症状的动物中，而且存在于无症状的动物中。”“应该有可能在任何症状出现之前或无症状的接触发生之前检测到这些变化。”他还指出，这种取样方式的一个优点是它是非侵入性的，而且可以在常规的基础上对接触的部位和对象进行筛查，而不需要具体的接触知识。

这一点很重要，因为在神经毒剂攻击期间，很难确定受影响区域的边界，也很难确定谁受到了影响。此外，症状的发作是不可预测的，导致基于症状的暴露估计是不准确的。

Getnet博士说:“这项研究背后的动机是确定神经制剂和有机磷暴露的新特征，这些特征可以迅速适应尿液化学和微生物学的临床病理学工作流程，而不需要开发新的技术和临床标准。”他解释说，这项工作只是“概念的证明”，需要更多的研究来确定样本对每种毒物的敏感性，以及所有不同有机磷农药和神经毒剂的信号。

为此，将不需要开发新的平台。Getnet博士说，现有的技术只需要进行改进。

这些进展可能对保护平民以及武装部队免受神经毒剂或有机磷毒物的侵害具有重要意义。这项工作还能使医院确定一个人是否不仅暴露于神经毒剂中，而且暴露于有机磷农药和阻燃剂中，这两种物质也可能是相当有害的。

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