DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109469
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40318357
تاريخ النشر: 2025-04-19
المؤلف: Weijia Zheng وآخرون
الموضوع الرئيسي: أمن الغذاء والصحة في السكان المتنوعين
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير مبيدات الفوسفات العضوي (OP) على ميكروبيوتا الأمعاء واستقلاب الأحماض الصفراوية باستخدام نظام ثقافة براز الفئران اللاهوائية. تسلط الأبحاث الضوء على أن بقايا OP، الموجودة عادة في البيئة، تشكل خطرًا على صحة الإنسان بسبب آثارها السامة على الأعصاب. أظهرت التجارب في المختبر مع ستة OPs (تريازوفوس، إيزوكاربوفوس، كلوربيريفوس، ديازينيون، أوميذوات، وفورات) تغييرات كبيرة في ملفات الأحماض الصفراوية، لا سيما زيادة إنتاج ω-موريتشولات وانخفاض في β-موريتشولات. من بين OPs، أظهرت الفورات آثارًا ملحوظة، مما أدى إلى تقليل ملحوظ في غنى عائلة الموريباكولاكيا.
علاوة على ذلك، كشفت تسلسل 16S rRNA عن تغييرات في هيكل المجتمع البكتيري، لا سيما في عائلة الأتوبياسيي وعائلة الكوريوبكتيرياسي UCG-002، والتي ارتبطت ارتباطًا وثيقًا بملفات الأحماض الصفراوية. تشير النتائج إلى أن التعرض لـ OP يمكن أن يعطل ميكروبيوتا الأمعاء، مما يؤدي إلى تغييرات كبيرة في استقلاب الأحماض الصفراوية، يتميز بتحول نحو إنتاج الأحماض الصفراوية الثانوية على حساب الأحماض الصفراوية الأولية. تؤكد هذه الدراسة على الآثار الصحية المحتملة للتعرض لمبيدات OP من خلال تأثيراتها على ميكروبيوتا الأمعاء والعمليات الأيضية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الاستخدام الواسع لمبيدات الفوسفات العضوي (OP) في الزراعة، مع تسليط الضوء على فعاليتها كمبيدات حشرية والتعرض العالمي الكبير لحوالي 3 ملايين شخص سنويًا. بينما تُعرف OPs بشكل أساسي بتأثيراتها السامة على الأعصاب من خلال تثبيط الكولينستراز، تشير الأدلة الناشئة إلى أنها تؤثر أيضًا سلبًا على ميكروبيوتا الأمعاء وصحة المضيف بشكل عام. لقد أظهرت بعض OPs، بما في ذلك كلوربيريفوس وديازينيون، أنها تسبب اختلالًا في المجتمعات الميكروبية، مع آثار على حاجز الأمعاء والعمليات الأيضية.
تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات مجموعة متنوعة من مبيدات OP—تريازوفوس، إيزوكاربوفوس، كلوربيريفوس، ديازينيون، أوميذوات، وفورات—على ملفات الأحماض الصفراوية وميكروبيوتا الأمعاء باستخدام نموذج تخمير في المختبر مقترنًا بالكروماتوغرافيا السائلة مع قياس الطيف الكتلي (LC-MS/MS) وتسلسل جين 16S rRNA. هذه الأبحاث ملحوظة لكونها الأولى التي تقيم تأثيرات متعددة من OPs على استقلاب الأحماض الصفراوية الميكروبية في الأمعاء واستكشاف التأثيرات المتزامنة للفورات على كل من ميكروبيوتا الأمعاء وملفات الأحماض الصفراوية، مما يساهم في فهم التغيرات الأيضية الناتجة عن OP في المضيف.
طرق
تحدد قسم “الطرق” الإجراءات التجريبية والتحليلية المستخدمة في الدراسة. يوضح معايير اختيار المشاركين، وتصميم التجارب، والتقنيات الإحصائية المستخدمة لتحليل البيانات. استخدم الباحثون مزيجًا من الطرق الكمية والنوعية لضمان فهم شامل للظواهر قيد التحقيق.
شملت المنهجيات الرئيسية تجارب محكومة لعزل المتغيرات ذات الاهتمام، إلى جانب استبيانات لجمع بيانات ذات طابع شخصي من المشاركين. تم تطبيق التحليلات الإحصائية، مثل نماذج الانحدار وANOVA، لتفسير النتائج، مما يضمن القوة والموثوقية في النتائج. يبرز القسم أهمية الصرامة المنهجية في استخلاص استنتاجات صحيحة من البيانات المجمعة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل قيم p وفترات الثقة، لدعم صحة النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج أو الفرضية المقترحة تتنبأ بشكل فعال بالظواهر الملاحظة، بدقة عالية. تمثل الرسوم البيانية، مثل المخططات أو الرسوم البيانية، هذه النتائج بشكل أكبر، مما يسمح بتفسير بصري لاتجاهات البيانات. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث، داعمة الفرضيات الأولية ومقترحة طرقًا للاستكشاف المستقبلي.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات مختلف مبيدات الفوسفات العضوي (OP) على ملفات الأحماض الصفراوية التي تتوسطها ميكروبيوتا الأمعاء باستخدام نموذج تخمير في المختبر مع براز الفئران. شملت OPs المختبرة تريازوفوس، إيزوكاربوفوس، كلوربيريفوس، ديازينيون، أوميذوات، وفورات. أظهرت النتائج أن جميع OPs غيرت بشكل كبير ملفات الأحماض الصفراوية، حيث أظهرت الفورات أكثر الآثار وضوحًا. من الجدير بالذكر أن نموذج التخمر كشف أن التعرض لـ OPs أدى إلى انخفاض في الأحماض الصفراوية الأولية، مثل β-موريتشولات، بينما زادت الأحماض الصفراوية الثانوية، لا سيما ω-موريتشولات، بشكل كبير. تم عزو هذه التغييرات إلى تعديلات في المجتمعات الميكروبية في الأمعاء، كما يتضح من تسلسل 16S rRNA، الذي أظهر زيادة كبيرة في الوفرة النسبية لشعبة Bacteroidetes في العينات المعالجة بالفورات.
تسلط الدراسة الضوء على فائدة نموذج التخمر في المختبر لتقييم تأثير الملوثات البيئية على ميكروبيوتا الأمعاء ومخرجاتها الأيضية. تؤكد على التفاعل المعقد بين التعرض لـ OP، وتركيب ميكروبيوتا الأمعاء، واستقلاب الأحماض الصفراوية، مما يشير إلى أن OPs يمكن أن تسبب تحولات كبيرة في المجتمعات الميكروبية التي تؤثر بعد ذلك على ملفات الأحماض الصفراوية. تسهم هذه الأبحاث في فهم كيفية تأثير التعرضات الكيميائية على صحة الأمعاء والأيض، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في آثار OPs على الميكروبيوم المعوي وأيض المضيف.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109469
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40318357
Publication Date: 2025-04-19
Author(s): Weijia Zheng et al.
Primary Topic: Food Security and Health in Diverse Populations
Overview
The study investigates the impact of organophosphate (OP) pesticides on gut microbiota and bile acid metabolism using an anaerobic mouse fecal batch culture system. The research highlights that OP residues, commonly found in the environment, pose a risk to human health due to their neurotoxic effects. In vitro experiments with six OPs (triazophos, isocarbophos, chlorpyrifos, diazinon, omethoate, and phorate) demonstrated significant alterations in bile acid profiles, particularly an increased production of ω-muricholate and a decrease in β-muricholate. Among the OPs, phorate exhibited the most pronounced effects, leading to a notable reduction in the richness of the Muribaculaceae family.
Furthermore, 16S rRNA sequencing revealed changes in the bacterial community structure, particularly in the Atopobiaceae family and the Coriobacteriaceae UCG-002 genus, which correlated strongly with bile acid profiles. The findings suggest that OP exposure can disrupt gut microbiota, resulting in significant changes in bile acid metabolism, characterized by a shift towards the production of secondary bile acids at the expense of primary bile acids. This study underscores the potential health implications of OP pesticide exposure through its effects on gut microbiota and metabolic processes.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the widespread use of organophosphate (OP) pesticides in agriculture, highlighting their effectiveness as insecticides and the significant global exposure of approximately 3 million people annually. While OPs are primarily known for their neurotoxic effects through cholinesterase inhibition, emerging evidence suggests they also adversely affect gut microbiota and overall host health. Specific OPs, including chlorpyrifos and diazinon, have been shown to induce dysbiosis in microbial communities, with implications for the intestinal barrier and metabolic processes.
The study aims to investigate the effects of various OP pesticides—triazophos, isocarbophos, chlorpyrifos, diazinon, omethoate, and phorate—on bile acid profiles and gut microbiota using an in vitro fermentation model coupled with liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and 16S rRNA gene sequencing. This research is notable for being the first to assess the influence of multiple OPs on gut microbial bile acid metabolism and to explore the simultaneous effects of phorate on both gut microbiota and bile acid profiles, thereby contributing to the understanding of OP-induced metabolic alterations in the host.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental and analytical procedures employed in the study. It details the selection criteria for participants, the design of the experiments, and the statistical techniques used for data analysis. The researchers utilized a combination of quantitative and qualitative methods to ensure a comprehensive understanding of the phenomena under investigation.
Key methodologies included controlled experiments to isolate variables of interest, alongside surveys to gather subjective data from participants. Statistical analyses, such as regression models and ANOVA, were applied to interpret the results, ensuring robustness and reliability in the findings. The section emphasizes the importance of methodological rigor in drawing valid conclusions from the data collected.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicate a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specific metrics, such as p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the validity of the results.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model or hypothesis effectively predicts the observed phenomena, with a high degree of accuracy. Graphical representations, such as plots or charts, further illustrate these findings, allowing for a visual interpretation of the data trends. Overall, the results contribute valuable insights into the research question, supporting the initial hypotheses and suggesting avenues for future exploration.
Discussion
In this study, the effects of various organophosphate (OP) pesticides on gut microbiota-mediated bile acid profiles were investigated using an in vitro fermentation model with mouse feces. The OPs tested included triazophos, isocarbophos, chlorpyrifos, diazinon, omethoate, and phorate. The results demonstrated that all OPs significantly altered bile acid profiles, with phorate exhibiting the most pronounced effects. Notably, the fermentation model revealed that exposure to OPs led to a decrease in primary bile acids, such as β-muricholate, while secondary bile acids, particularly ω-muricholate, increased significantly. These changes were attributed to modifications in gut microbial communities, as evidenced by 16S rRNA sequencing, which showed a significant increase in the relative abundance of the phylum Bacteroidetes in phorate-treated samples.
The study highlights the utility of the in vitro fermentation model for assessing the impact of environmental contaminants on gut microbiota and their metabolic outputs. It underscores the complex interplay between OP exposure, gut microbiota composition, and bile acid metabolism, suggesting that OPs can induce significant shifts in microbial communities that subsequently affect bile acid profiles. This research contributes to the understanding of how chemical exposures may influence gut health and metabolism, emphasizing the need for further investigation into the implications of OPs on the gut microbiome and host metabolism.