抗生素不仅广泛应用于人类和动物疾病的预防和治疗,还广泛应用于水产养殖业和农牧业。抗生素的大量使用容易导致其通过直接或间接的途径进入环境,造成环境污染,进而危害生物体健康。在人体代谢过程中,大量抗生素会通过尿液排出体外。尿液中的抗生素浓度可以作为评估体内抗生素负荷的潜在生物标志物。之前的研究已经证实了环境污染物与线粒体DNA(Mitochondrial DNA, mtDNA)甲基化水平密切相关,多项研究表明,抗生素可以干扰线粒体基因转录和翻译的过程,导致线粒体功能障碍。因此,探究mtDNA甲基化与抗生素之间的关系有利于发现抗生素对机体产生危害的新机制。

本研究以天津市26 ~ 44岁的102名成人为研究对象,采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)对尿液中23种常见抗生素进行分析,通过焦磷酸测序对血液样本中MT-ATP6、MT-ATP8和MT-ND5的mtDNA甲基化水平进行检测,探讨抗生素暴露对人体健康的影响。该研究结果以“The exposure levels and health risk assessment of antibiotics in urine and its association with platelet mitochondrial DNA methylation in adults from Tianjin, China: A preliminary study”为题于2022年1月发表于Ecotoxicology and Environmental Safety杂志上(IF:7.129)。我院郭丽琼为本文通讯作者之一,天津大学温州安全(应急)研究院为通讯作者单位。
图文摘要
结果显示,所有抗生素均在尿液中检出,总检出率为40.4 %(吩噻嗪类、喹诺酮类、磺胺类、四环素类、氯霉素类检出率分别为77 %、54 %、24 %、28 %、49 %)。氧氟沙星和恩诺沙星检出率最高(85 %和81 %),中位浓度分别为0.26 ng/mL(IQR:0.05 - 1.36)和0.09(IQR:0.03 - 0.14) ng/mL。基于健康风险评估,预测的估计每日暴露量范围为0 - 13.98 μg/kg。MT-ATP8和MT-ND5甲基化水平与氯丙嗪、环丙沙星、恩诺沙星、诺氟沙星、培氟沙星、磺胺喹喔啉、磺胺氯吡啶嗪、氯霉素和硫胺霉素等单种抗生素均存在相关性(P < 0.05),表明长期暴露于低剂量多种抗生素可能会影响mtDNA甲基化水平,进而对人体健康构成危害。

原文表2. 受试者尿液中抗生素的检出频率和浓度分布

原文表3. 基于尿液中抗生素的浓度估计每日暴露剂量

原文图1. MT-ATP6、MT-ATP8和MT-ND5的mtDNA甲基化水平

原文表4. mtDNA甲基化水平与抗生素之间的关系
本研究通过分析天津市成人尿液中23种常见抗生素,估算每日暴露浓度,评估其潜在的健康风险,首次探索了成人尿液中抗生素与体内血小板mtDNA甲基化水平之间的关系。结果表明,持续暴露于低剂量的多种抗生素可能会影响mtDNA甲基化水平,进而对人体健康构成危害。该结果为研究抗生素暴露及其对人体健康的影响提供了新的视角。