科学岛团队揭示趋磁细菌在重金属铅毒性干预中的新应用

　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心环境毒理与磁生物学团队发现了趋磁细菌在拮抗重金属铅毒性方面的显著优势，并揭示了有/无磁小体的趋磁细菌拮抗铅毒性机制中的关键差异。相关成果以“Magnetotactic bacteria antagonized lead toxicity: distinct detoxification mechanisms in magnetosome-containing/deficient bacteria”为题发表于环境化学期刊Journal of Environmental Sciences。
 

　　铅(Pb)作为一种生物半衰期长、环境持久性高及毒性强的重金属污染物，已对全球公共卫生安全构成严重威胁。当前临床治疗Pb中毒主要使用金属离子螯合剂，但由于其缺乏特异性及潜在的毒副作用，亟待开发高效且安全的Pb解毒新策略。趋磁细菌凭借高效的重金属富集能力和优良的生物相容性，已广泛应用于环境重金属修复和生物医学领域。然而，对于重金属在生物体内诱导的毒性效应，趋磁细菌能否发挥独特应用优势，目前仍未可知。
 

　　本研究突破了现有污染物毒性拮抗研究中普遍采用的拮抗剂预暴露或共暴露模式，采用Pb预暴露、拮抗剂后暴露的处理方式，更精准的模拟了“Pb中毒-后续解毒”的真实场景，提升了研究结论的实际参考价值。研究结果显示，含有磁小体的AMB-1菌株(M-AMB-1)及磁小体缺失的AMB-1菌株(NM-AMB-1)均可高效拮抗Pb诱导的毒性效应。即使在Pb预暴露细胞9 h后，两种AMB-1仍可将Pb暴露后的细胞活力从约30%提升到80%以上。通过高分辨透射电镜与元素能谱分析发现，两种AMB-1均通过富集Pb并减少其在细胞内的累积，从而有效拮抗了Pb的毒性。
 

　　磁小体的存在影响了趋磁细菌对Pb的富集模式：M-AMB-1主要通过菌体表面吸附作用富集Pb，而NM-AMB-1则通过铁转运系统将Pb内化入菌体，进而富集Pb。这种差异的富集机制可能源于细菌体内铁含量的负反馈调节作用，即铁的存在会抑制Pb进入细菌体内。上述研究结果不仅为防治Pb中毒提供了新策略，也为拓展趋磁细菌在环境健康领域的新应用提供了基础科研数据。
 

　　合肥物质科学研究院强磁场科学中心硕士生董若云为论文第一作者，许安研究员和刘赟副研究员为论文共同通讯作者。研究过程中，王俊峰研究员、马坤副研究员在菌株供应和培养技术方面给予了重要支持。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及安徽省自然科学基金等项目的支持。
 

　　图.有/无磁小体的趋磁细菌AMB-1通过不同的模式富集Pb，进而拮抗Pb毒性的作用机制