食品中“安全”浓度的环丙沙星可改变人类肠道菌群并诱导耐药性：一项干预性临床研究

《Scientific Reports》：Concentrations of ciprofloxacin in food defined as safe alter the gut microbiome and ciprofloxacin susceptibility in humans: an interventional clinical study

　　为探究食品中允许的低浓度氟喹诺酮类抗生素（如环丙沙星）是否会影响人类肠道菌群及诱导耐药性（AMR），研究人员开展了一项随机对照试验。结果显示，连续27天摄入欧洲药品管理局（EMA）规定的可接受日摄入量（ADI，372μg）的环丙沙星，即可导致大肠杆菌（Escherichia coli）对环丙沙星的敏感性降低，并显著改变肠道微生物群落组成及代谢通路。该研究首次在人体层面证实，当前食品安全标准下的抗生素残留仍可能推动抗生素耐药性发展，对修订食品安全监管政策具有重要警示意义。

　　

抗生素耐药性（AMR）已成为全球公共卫生领域的重大挑战。近年来，越来越多的证据表明，食品中残留的低浓度抗生素可能在推动耐药性发展中扮演关键角色。尽管监管机构如欧洲药品管理局（EMA）为食品中的抗生素残留设定了可接受日摄入量（ADI）和最大残留限量（MRL），但这些标准主要基于微生物毒性阈值，并未充分评估其诱导耐药性的潜力。尤其令人担忧的是，多项调查发现，市场上部分肉制品中的氟喹诺酮类抗生素残留浓度甚至超过法定限值数倍。那么，一个核心问题浮出水面：长期摄入这些被定义为“安全”的低剂量抗生素，是否会在不知不觉中改变我们的肠道菌群，并筛选出耐药的超级细菌？

为了回答这个问题，由Sheeba Manoharan-Basil、Zina Gestels、Chris Kenyon等研究人员组成的团队在《Scientific Reports》上发表了一项开创性的临床研究。他们首次在人体中直接评估了ADI剂量的环丙沙星（Ciprofloxacin）对肠道大肠杆菌（Escherichia coli）药敏性及整体微生物生态的影响。研究设计为一项单盲、随机、安慰剂对照试验，共招募30名健康志愿者，按2:1的比例随机分配至实验组（每日口服372μg环丙沙星）或安慰剂组，持续干预27天。在研究起点（Visit 1）和终点（Visit 3），通过肛拭子样本培养肠道大肠杆菌，并利用种群分析曲线（PAP）和五菌落最小抑菌浓度（5CMIC）测定法评估其环丙沙星敏感性变化。同时，对实验组样本进行宏基因组测序，分析微生物群落结构、功能通路及抗生素耐药基因（ARG）丰度的改变。

研究采用的关键技术方法

本研究的关键技术包括：1）随机对照试验（RCT）设计，确保因果推断的可靠性；2）基于Chromocult? Coliform Agar的梯度浓度药敏试验，用于绘制种群分析曲线（PAP）和测定最小抑菌浓度（MIC）；3）宏基因组测序技术，全面分析肠道微生物的分类组成和功能特征；4）MaAsLin2等生物信息学工具，用于鉴定差异微生物 taxa 和代谢通路。所有分析均使用来自健康志愿者的肛拭子样本。

Effect of low dose ciprofloxacin on E. coli MIC

研究结果显示，低剂量环丙沙星对大肠杆菌的MIC产生了显著影响。广义加性模型（GAM）分析表明，与基线相比，实验组在第27天时大肠杆菌的环丙沙星敏感性分布出现右移，即在较高抗生素浓度下仍能观察到菌落生长，提示耐药亚群的比例增加。

具体而言，实验组大肠杆菌的环丙沙星MIC中位数从访视1的0.047 mg/L上升至访视3的0.19 mg/L，具有统计学意义。而安慰剂组则无此变化。此外，实验组中有3名参与者在研究结束时未能通过培养检测到大肠杆菌，且这些个体基线时的菌株均对环丙沙星高度敏感，暗示低剂量抗生素可能清除了敏感的菌株。

E.coli abundance

环丙沙星的摄入还显著降低了大肠杆菌在肠道中的丰度。实验组大肠杆菌菌落形成单位（CFU）的中位数从访视1的326 CFU/100μl显著下降至访视3的19 CFU/100μl。安慰剂组则无显著变化。这一现象在宏基因组数据中也得到印证，培养计数与测序 reads 数呈强正相关。

Integrative analyses of microbial communities: Taxonomic, functional and culture-based correlations

宏基因组分析揭示了环丙沙星对肠道菌群结构和功能的深远影响。在物种水平上，实验组中179个微生物分类单元在干预前后发生显著变化。

其中，大肠杆菌（Escherichia coli）、拟杆菌（Bacteroides uniformis）、普雷沃菌（Prevotella sp. CAG-279）等对肠道健康有益的细菌丰度显著下降；而一些严格厌氧菌，如瘤胃球菌（Ruminococcus bromii）和纤细梭菌（Clostridium leptum）的丰度则有所上升。功能分析发现26条代谢通路发生显著改变，涉及碳水化合物代谢、氮代谢以及脂类和维生素生物合成。特别值得注意的是，PWY-6803（磷脂酰胆碱酰基编辑）和P108-PWY（丙酮酸发酵生成丙酸）两条通路在干预后活性下调，这可能影响肠道膜的稳定性和短链脂肪酸的产生。然而，研究人员并未发现抗生素耐药基因（ARG）总体丰度的显著变化。

研究结论与意义

这项研究首次在人体实验中证实，长期摄入EMA界定为“安全”的ADI剂量环丙沙星（仅约为治疗剂量的1/1000），足以改变肠道微生物群落结构，并降低定居大肠杆菌的抗生素敏感性。尽管样本量较小且未评估对其他细菌物种（如脆弱拟杆菌Bacteroides fragilis）的影响，但结果强烈提示当前基于微生物毒性设定的食品安全标准，可能不足以预防抗生素耐药性的产生。研究还观察到低剂量抗生素导致特定有益菌群减少和代谢功能紊乱，这为解释近几十年来西方人群肠道菌群多样性下降及其相关健康问题提供了一个可能的病因学线索。该发现对全球抗生素监管政策提出了严峻挑战，强调亟需重新评估食品中抗生素残留的安全阈值，并将诱导耐药性的风险纳入考量。未来需要更大规模的临床试验，并探索多种抗生素复合暴露的效应，以更全面地保障公共健康。