所罗门·奥乌米（Solomon Owumi）|泰耶·普雷西乌斯·奥拉比西（Taye Precious Olabisi）|约瑟夫·奇梅齐（Joseph Chimezie）|维克托·O·埃索（Victor O. Eso）|奥卢瓦塞恩·M·奥沃拉比（Oluwaseun M. Owolabi）|阿卜杜拉·A·萨努西（Abdullah A. Sanusi）|杰苏托辛·O·巴巴洛拉（Jesutosin O. Babalola）|阿约米德·P·阿科莫拉费（Ayomide P. Akomolafe）|乌切·O·阿伦西（Uche O. Arunsi）|奇奥玛·E·伊罗祖雷（Chioma E. Irozure）
尼日利亚奥约州伊巴丹市伊巴丹大学基础医学科学学院生物化学系癌症研究与分子生物学实验室，邮编200004
摘要 本研究探讨了抗生素滥用如何导致肠道菌群失调，进而影响大鼠在同时暴露于环境神经毒素黄曲霉素B1（AFB1）和二乙基亚硝胺（DEN）时的神经毒性。45只雄性Wistar大鼠被分为对照组、DEN组（200毫克/千克，腹腔注射）和AFB1组（2毫克/千克，腹腔注射），每组再进一步分为生理盐水组、氨苄西林组（50毫克/千克，口服）或环丙沙星组（12.5毫克/千克，口服）。实验持续21天，前14天给予抗生素，随后7天同时给予AFB1或DEN。通过开放场地测试、蔗糖溅射测试和Morris水迷宫来评估大鼠的行为。生化分析测量了前额叶皮质和海马区的神经递质、氧化-亚硝化应激（ONS）、炎症和细胞凋亡标志物。利用网络药理学、分子对接和ADMET分析研究了这些化合物的机制和药代动力学。抗生素联合使用导致运动和探索行为减少，焦虑增加，记忆和学习能力下降。联合治疗组的前额叶皮质和海马区表现出乙酰胆碱酯酶（AChE）活性升高、抗氧化生物标志物降低以及ONS和细胞凋亡加剧。网络药理学确定了抗生素、AFB1/DEN和氧化应激相关神经毒性之间的31个共同靶点。STAT3、HSP90AB1、EGFR、MMP2、KDR和PDGFRB被确认为核心枢纽基因。PPI和富集分析突显了它们在激酶信号传导、细胞死亡调控和癌症通路中的作用。分子对接显示AFB1和CPX与HSP90AB1和EGFR有较强的结合能力，表明可能干扰氧化应激和细胞凋亡通路。ADMET评估显示抗生素具有良好的药物特性，而AFB1和DEN具有更高的毒性、脂溶性和神经毒性，这支持了它们在皮质-海马损伤中的作用。抗生素滥用可能通过增强氧化应激反应和神经元损伤来加剧AFB1和DEN的神经毒性效应，从而导致记忆障碍和焦虑行为加剧。解决抗生素滥用问题并促进肠道微生物群健康可能有助于改善大脑健康。
引言 抗生素被广泛用于预防和治疗感染（Langdon等人，2016年；Timsit等人，2025年）。尽管抗生素具有公认的治疗效果，但越来越多的证据表明，其不合理使用会增加神经系统和精神疾病的风险，表现为中枢神经系统的不良结构或功能变化，如焦虑、抑郁、幻觉和认知衰退（Althubyani等人，2024年）。抗生素引起的神经毒性可能与重症肌无力、脑病、神经元损伤、视神经病变和周围神经病变的加重有关（Lacroix等人，2024年；Bhattacharyya等人，2014年）。例如，氟喹诺酮类药物环丙沙星（CPX）的反复使用会通过激活兴奋性NMDA受体和抑制GABA-A受体导致中枢神经系统损伤，从而在啮齿动物和人类中引发嗜睡、头晕、头痛、癫痫发作、精神病或脑病等严重神经毒性症状（Gami等人，2024年；Tayade等人，2025年；Kanan等人，2025年；Jones等人，2013年；Rahman等人，2025年）。同样，广谱青霉素氨苄西林（AMP）也与GABA能传递抑制、神经炎症和认知衰退有关（Behairi等人，2024年；Lee等人，2020年；Mizutani等人，2024年；Wanleenuwat等人，2020年）。这些证据强烈表明，反复使用抗生素通过改变肠道微生物群平衡、神经传递、神经炎症和细胞凋亡，增加了神经精神和神经系统的风险，可能会加重环境毒素的危害（Luczynski等人，2016年；Jang等人，2018a）。
另一方面，环境毒素，特别是黄曲霉素B1（AFB1）和二乙基亚硝胺（DEN），具有显著的神经毒性。AFB1是由曲霉菌产生的霉菌毒素，是食品中的常见污染物，其肝毒性和致癌性已得到广泛研究（Rushing等人，2019年）。然而，最新研究表明，AFB1还会引起氧化应激、线粒体功能障碍和神经炎症，从而导致认知障碍（Dai等人，2024年）。DEN常见于加工食品和烟草烟雾中，可产生活性氧（ROS），导致神经元损伤和胆碱能功能障碍。鉴于肠道微生物群在毒素代谢（包括AFB1和DEN）和免疫调节中的重要作用，抗生素引起的肠道菌群失调可能会加剧这些毒素的神经毒性。研究表明，肠道菌群失调可能通过破坏血脑屏障的完整性，使毒素更容易渗透到脑组织中，从而增加对神经毒素的敏感性（Braniste等人，2014年）。此外，研究还表明肠道细菌在代谢环境毒素（包括AFB1和DEN）中起重要作用，这突显了抗生素引起的菌群失调对神经毒性的潜在影响（Guerre，2020年）。
尽管人们对肠-脑轴的兴趣日益增加，但很少有研究探讨抗生素引起的微生物群减少如何影响对神经毒素的敏感性。本研究考察了抗生素引起的肠道菌群失衡如何影响大鼠对AFB1和DEN的神经毒性，因为肠道菌群失调会影响毒素代谢。具体来说，我们研究了行为测试、神经递质水平、氧化应激、炎症和细胞凋亡标志物。我们还使用网络药理学确定了与抗生素、AFB1/DEN及氧化应激-细胞凋亡相关的共同靶基因。通过对AFB1、DEN、AMP和CPX进行分子对接，评估了它们与目标基因的结合亲和力，并通过ADMET分析评估了抗生素、AFB1和DEN的药物特性、毒性、脂溶性和神经毒性，以及它们在皮质-海马损伤中的作用。了解这些相互作用对于制定公共卫生政策和指导抗生素的安全使用以降低长期神经毒性风险非常重要。
实验动物 本实验使用了200±20克的雄性白化Wistar大鼠（n=5，10周龄），以减少激素波动带来的变异性。这些大鼠来自伊巴丹大学中央动物设施，并被饲养在聚碳酸酯笼子里。实验动物适应了2周时间，喂食标准啮齿动物饲料（Breedwell™ Feeds，伊巴丹，尼日利亚），并提供清洁的自来水。
抗生素对DEN和AFB1处理大鼠体重增加和器官体指数的影响 实验动物在体重增加和脑部器官体指数方面的数据见图2。与对照组相比，单独使用AMP或CPX的大鼠体重增加（9.6%，12.81%）和脑部器官体指数（11.8%，6.9%）均有所下降。而同时使用DEN和AFB1的大鼠体重增加（19.85%，16.72%）和脑部器官体指数（10.91%，16.58%）也有所下降。
讨论 本研究旨在评估抗生素对DEN和AFB1引起的雄性Wistar大鼠行为障碍和神经化学变化的影响。长期或反复使用抗生素已被证实会增加个体出现毒理结果的风险，尽管其在传染病治疗和创伤性脑损伤及神经退行性疾病中的神经保护作用无可争议（Hurkacz等人，2021a）。
结论 总之，本研究表明，抗生素引起的神经行为障碍、胆碱能神经传递受损、皮质-海马区氧化-亚硝化应激和细胞凋亡活动显著加剧了DEN和AFB1的毒性效应（图15）。网络药理学和分子对接分析表明，STAT3、Hsp90AB1、EGFR、PDGFRB、KDR和MMP2等核心枢纽蛋白参与了皮质-海马区的脆弱性。
重要的是，
伦理声明 经过专门从事实验动物伦理使用的评审专家对实验设计的全面评估后，伊巴丹大学动物护理和使用研究伦理委员会（ACUREC）批准了本研究，协议编号为UI-ACUREC/068–0524/06。本研究完全符合美国国家科学院的指南。
生成式AI的使用 语言编辑使用了Grammarly和Microsoft Co-Pilot，图形摘要的设计则使用了Gemini Pro版本。资金 本研究未获得任何公共、商业或非营利性资助机构的特定资助。
作者贡献声明 所罗门·奥乌米（Solomon Owumi）： 概念构思、资金获取、资源准备、软件使用、监督、验证、撰写及审稿编辑。泰耶·普雷西乌斯·奥拉比西（Taye Precious Olabisi）： 数据管理、正式分析、实验设计、项目管理、初稿撰写。约瑟夫·奇梅齐（Joseph Chimezie）： 数据管理、正式分析、实验设计、方法学研究、项目管理、初稿撰写。维克托·O·埃索（Victor O. Eso）： 数据管理、正式分析、实验设计、方法学研究、资源准备、软件使用。奥卢瓦塞恩·M·奥沃拉比（Oluwaseun M. Owolabi）： 数据收集。
利益冲突声明 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢 特别感谢参与行为实验的以下受训学生：Praise Emmanuel Dyap、Bagu Dooshima Agatha、Adekunle Oluwadunsin Deborah、Ibikunle Abisola Lateefat和Akinfasoye Solayide Success。
打赏
