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《中国科学院烟台海岸带研究所揭示肠道微生物及其代谢产物辐射防护的机制》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： 熊萍
  • 发布时间：2025-08-10

  • 随着核能的发展以及核废水排海等工业事件的频发，电离辐射对人类健康的威胁日益凸显，成为全球高度关注的重大公共卫生问题。肠道微生物及其代谢产物是机体辐射防护的重要调节因子。然而，当前基于肠道微生物的辐射防护干预多侧重于症状缓解，尚未从根本上阐明辐射损伤的分子机制，限制了其预防与治疗效果。近日，中国科学院烟台海岸带研究所李莉莉研究员系统梳理了辐射损伤背景下的肠道微生物动态变化，以及肠道微生物调控辐射损伤的分子机制及干预策略。

    辐射可通过诱导DNA双链断裂和活性氧（ROS）产生破坏细胞稳态。该综述系统总结了肠道微生物及其代谢物缓解辐射损伤的三种基本调控机制：（1）通过Wnt/β-catenin和PI3K/AKT/mTOR通路促进肠上皮细胞再生并调控细胞凋亡；（2）经由Toll样受体及NF-κB信号实现免疫调节；（3）通过Nrf2通路缓解氧化应激。这些机制揭示了肠道微生物及其代谢产物在维持基因组稳定性和氧化还原稳态中的关键作用。

    在辐射防护中，微生物靶向干预策略主要包括：益生元补充、精准益生菌制剂、后生元递送，以及噬菌体疗法、营养干预和工程化微生物等新型辅助手段。相较于传统治疗方法，基于微生物组的干预策略具有毒副作用小、治疗时间窗口灵活、多信号通路协同调控以及多靶点药理学效应等优势。该团队最新研究发现，肠道微生物代谢产物吲哚-3-乙醇可通过“罗斯氏菌属-吲哚-3-甲醇/IL-17A”信号轴缓解放射性肠炎，从而恢复结肠组织结构完整性并重建肠道微生态的代谢平衡（Zhong et al.,2025,Journal of Microbiology and Biotechnology）。这些研究为辐射损伤的精准防护提供了新的理论依据和策略支持。

    相关论文：

    Li,L.;Yang,Z.;Yi,Y.;Song,Y.;Zhang,W. Gut microbiota and radiation-induced injury: mechanistic insights and microbial therapies. Gut microbes. 2025,https://doi.org/10.1080/19490976.2025.2528429

    Zhong,H.;Song,Y.;Hu,S.;Zhang,C.;Li,L. Metagenomics-metabolomics reveals the alleviation of indole-3-ethanol on radiation-induced enteritis in mice. Journal of microbiology and biotechnology. 2025


  • 原文来源：https://yic.cas.cn/xwzx/kydt/202508/t20250804_7900894.html
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相关报告

  • 《中国科学院烟台海岸带研究所揭示微塑料对潮间带生物行为与沉积物硫循环影响机制》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：熊萍
    • 发布时间：2025-06-13
    • 全球塑料污染问题日益严重，尤其是河口地区的微塑料富集及其生态效应引起了广泛关注。河口沉积物是微塑料的主要汇聚库，也是生物地球化学过程的活跃场所，易受外界扰动影响。底栖动物的生物扰动不仅能够改变沉积物结构，也会影响其物质循环。然而，目前关于微塑料如何改变底栖动物行为进而影响沉积物物质循环的研究较为有限。近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境生理生态研究组（赵建民研究团队）以潮间带动物沙蟹（Scopimera globosa）为研究对象，开展了系统模拟实验研究，揭示了微塑料污染下沙蟹行为与沉积物硫循环过程之间的耦合机制。 研究通过室内模拟实验，结合AI视觉识别和宏基因组测序技术，系统探究了微塑料污染对沙蟹行为的调控效应以及沙蟹生物扰动对微塑料迁移、沉积物理化性质和硫循环的影响机制。结果表明，微塑料暴露下沙蟹表现出活动能力减弱、再埋藏时间延长、争斗和爬壁行为频繁等明显的行为异常，表明其处于较高的环境胁迫状态。沙蟹主动规避微塑料丰度较高区域，向深层沉积物迁移的行为，进一步改变了沉积物氧化还原状态与微生物分布格局。沙蟹生物扰动显著增强了微塑料向上迁移的能力，使其在沉积物表层及上覆水中丰度显著增加，可达非扰动条件下的27倍，沙蟹可能是潮间带微塑料再暴露风险的重要驱动因子。沙蟹生物扰动显著改变了沉积物微生物群落结构和硫循环代谢功能。表层沉积物中需氧菌群Pseudomonadota显著增加，而厌氧硫酸盐还原菌Thermodesulfobacteriota显著减少；沙蟹生物扰动促进了深层沉积物中soxA、soxB等硫氧化相关基因表达，但抑制了dsrA、dsrB等硫酸盐还原相关基因表达。 研究成果揭示了微塑料通过调控底栖动物行为间接影响沉积物生物地球化学过程的机制，为海洋微塑料污染生态风险评估提供了新认知。该成果已发表于国际期刊 Environmental Science & Technology上，第一作者为孙超凡博士，通讯作者为王清研究员。研究得到了国家自然科学基金面上项目和烟台海岸带所研究组群项目资助。 论文信息 Sun, C., Liu, H., Teng, J., Feng, W., Wang, D., Wang, X., Zhao, J., & Wang, Q. (2025). Impact of Microplastic Exposure on Sand Crab Scopimera globosa Behavior: Implications for Microplastic Transport and Sulfur Cycling through Bioturbation. Environmental Science & Technology,2025, 59, 7039?7053. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.5c01192
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  • 《中国科学院烟台海岸带所在微生物产氢代谢领域取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2020-06-10
    • 氢气是一种清洁能源，是下一代新能源汽车的动力燃料，有着极为广泛的应用前景。微生物产氢是重要的生产途径之一，属于绿色制造的新兴发展领域，用以支撑经济和社会的可持续发展。 中国科学院烟台海岸带研究所“电能微生物学”研究团队，通过热处理耦合纳米水铁矿(Nano-ferrihydrite)添加的方法，分别从黄河三角洲滨海湿地、天鹅湖和渤海沉积物等样品中定向富集分离获得了若干具有电化学活性的发酵型异化铁还原菌菌株，已获发明专利授权。研究发现，纳米水铁矿被还原的过程显著改变了微生物群落结构及其代谢途径，同时提高了碳代谢和产氢效率。 此外，研究以产氢菌株为研究对象，通过转录组学、电化学、酶学和化学计量分析等方法，揭示了异化铁还原过程促进产氢菌株富集并提高碳代谢和产氢效率的机制。研究发现，纳米水铁矿中的铁还原过程与发酵过程相耦联，使得产氢反应在热力学上相对更加容易发生；铁还原过程会接受电子，从而改变碳流和电子流的方向，产生更多氢气；纳米水铁矿还能够调控菌株基因表达，二组分系统（TCS）、葡萄糖磷酸转移系统（PTS）、NADH脱氢酶和氢化酶等基因均被不同程度地被上调表达；此外，铁还原过程还能够消耗质子，缓解发酵过程中有机酸累积，维持pH值的相对稳定，从而更有利于氢气产生。 系列研究建立了筛选高产氢菌株的技术方法，并且获得了系列菌株资源。研究成果有助于促进微生物产氢领域的技术升级，为海岸带区域经济的绿色制造和可持续发展提供技术支持。相关研究成果已经陆续在ACS Sustainable Chemistry & Engineering (IF 6.97)、Fuel ( IF 5.128)、Bioresource Technology (IF 6.669)和Science China Technological Sciences等重要国内外期刊上发表。 本研究致谢中国科学院战略性先导科技专项（A类）(XDA22050301)、国家自然科学基金委员会“水圈微生物驱动地球元素循环的机制”重大研究计划培育项目(91751112)和“泰山学者”青年专家计划(tsqn20161054)等项目资助。
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