南方医科大学王起、谢晓利教授团队 ACS Nano：肠道微生物通过调节肠肝轴，参与聚苯乙烯微塑料导致的肝脏损伤

2023-07-26 来源：高分子科技

聚苯乙烯塑料的广泛应用极大程度推动了工业化文明和社会经济的发展。然而，塑料高度稳定的理化性质使其很难在自然环境降解。这导致了严重的环境污染问题，并威胁着人类健康。微塑料（microplastics，MPs，直径＜5 mm）污染无处不在，且不易察觉，能够蓄积在动植物体内，并通过食物链最终传递给人类。研究表明，MPs暴露能够引起肝脏损伤和肠菌的紊乱。然而，肠道微生物在MPs导致的肝脏损伤中的作用尚不清楚，且缺乏有效的预防MPs肝损伤的策略。

近期，南方医科大学法医学院和公共卫生学院的王起、谢晓利教授团队通过非靶向代谢组结合转录组学技术，表征了MPs对肝脏代谢的扰动，并激活肝脏TLR4炎症信号通路（图1,2）；利用16S rRNA测序揭示了MPs导致的肠道菌群紊乱，伴随结肠炎症及肠屏障破坏，和系统性炎症的发生（图3）。

图1 MPs引起系统性炎症并导致肝纤维化

图2 MPs重塑肝脏代谢，并激活TLR4炎症通路

图3 MPs破坏肠稳态

为探究肠道菌群紊乱在MPs导致的肝脏损害中的作用,该团队分别采用抗生素敲除和粪菌移植等菌群干预手段，证实了肠道微生物通过引起结肠炎症，损害肠屏障，导致菌群产物LPS入血，引发系统性炎症，继而引起肝脏炎症损害的MPs肝损伤的微生物机制。此外，该团队为探索潜在的预防MPs肝脏损害的策略，引入绿茶活性物质表没食子儿茶素没食子酸酯（Epigallocatechin-3-gallate，EGCG），对MPs暴露小鼠进行补充。结果显示，EGCG能够优化MPs导致的肠道菌群紊乱，改善结肠炎症，抑制系统性炎症（图4）；同时，EGCG重塑了MPs引起的肝脏代谢紊乱，缓解MPs导致的肝脏炎症及纤维化（图5）。该项工作揭示了MPs导致肝脏损伤的微生物机制，并为MPs肝脏损伤提供了潜在的防治策略。

图4 EGCG改善MPs介导的肠稳态破坏

图5 EGCG重塑肝脏代谢，抑制TLR4相关炎症

该工作以“Gut Microbiota Participates in Polystyrene Microplastics-Induced Hepatic Injuries by Modulating the Gut?Liver Axis”为题发表在《ACS Nano》上。文章共同第一作者为张开凯博士及杨建政硕士。该研究得到了国家自然科学基金委的支持。该工作是团队近期关于环境科学与生态领域相关研究的最新进展之一。在过去的5年中，团队在揭示系列环境污染物对孕期母代（Science of the Total Environment，2022）、子代(Environmental Pollution，2022)、性别差异毒性（Environmental Pollution，2020；Chemosphere，2019）和肠道微生物机制等方面（ACS Nano，2023；Science of the Total Environment，2023）所做的工作，为环境污染对公共健康的不利影响提供了借鉴与参考。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04449

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（责任编辑：xu）

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