微型/纳米塑料（MNPLs）是尺寸分别小于5mm和小于0.1μm的塑料纤维、颗粒或薄膜，人类生活环境和日常生活必需品，是一种新型的环境污染物，广泛存在于环境和生命中且极难降解，给人类健康带来危害。已有研究报道NMPLs可以穿透骨髓，影响骨髓细胞基因表达，引起血液学参数的变化。
2022年2月8日，首都医科大学高艾教授与团队在Environment International（IF=13.352）期刊在线发表了题为“Polystyrene micro-/nanoplastics induced hematopoietic damages via the crosstalk of gut microbiota, metabolites, and cytokines”的文章。该研究旨在阐明聚苯乙烯-MNPLs（PS-MNPLs）引起的造血损伤的潜在机制，通过结合16S rRNA基因测序、代谢组学分析和细胞因子芯片分析肠道微生物群-代谢物-细胞因子轴在PS-MNPLs诱导血液毒性中的作用，证明了PS-MNPLs可导致造血功能障碍，为 PS-MNPLs 毒性提供了新见解，并为后期治疗奠定了基础。（麦特绘谱提供Q300全定量代谢组学检测分析）
首先，研究人员分别给小鼠灌胃60μg剂量的PS-MNPLs（三种规格：10μm，5μm和80 nm）和纯水，结果发现，PS-MNPLs处理可导致小鼠体重降低，免疫相关器官的内脏比率显著改变，导致免疫系统损伤。进一步分析表明，PS-MNPLs可引起造血毒性，表现为骨髓细胞排列紊乱，细胞集落形成、自我更新和分化能力降低，淋巴细胞比例增加。
图1. 扫描电镜下三种不同规格的PS-MNPLs形态
随后，研究人员对小鼠盲肠内容物进行16S rRNA测序分析，结果表明，PS-MNPLs可显著影响肠道微生物群的多样性，在门水平上，与对照组相比，PS-MNPLs处理组的拟杆菌显著富集；属水平上，处理组与对照组之间有100个属存在显著差异。此外，NP-80对肠道菌群的影响远小于MP-10和MP-5。
肠道菌群往往通过代谢物来影响宿主健康，因此，进一步对血浆样本进行靶向代谢组学分析，共绝对定量到205个小分子代谢物。三个PS-MNPLs处理组均筛选到一定数量的差异代谢物，主要集中在肉碱、脂肪酸、氨基酸、有机酸、胆汁酸、短链脂肪酸和咪唑类中。通路富集分析发现，超长链脂肪酸的β氧化、丙酸代谢和脂肪酸生物合成是三个主要受影响的代谢途径。
图2. PS-MNPLs对细胞因子的影响
另外，小鼠血浆中的细胞因子检测结果表明，PS-MNPLs暴露会引起炎症，IL-12p40 和 IL-10 在所有组中均存在显著差异，表明它们可以作为 PS-MNPLs 诱导细胞因子变化的重要标志物。
研究人员进一步分析肠道微生物群、代谢物和细胞因子与造血损伤的相关性，结果表明，PS-MNPLs引起的肠道菌群紊乱可能通过调节代谢物来影响炎症因子，最终导致造血系统损伤，并且血液毒性因PS-MNPLs颗粒大小而异，颗粒越小，血液毒性越大。
图3. 肠道微生物群、代谢物和细胞因子与造血损伤的相关性分析
综上，本研究为阐明PS-MNPLs与造血功能障碍之间关系提供了证据。同时，肠道微生物群、代谢物和炎症细胞因子的破坏可能是PS-MNPLs诱导造血损伤的关键因素。上述研究结果为肠道微生物组、代谢组和炎症之间的相互作用提供了大量证据。这些与肠道微生物群代谢物炎症轴有关的因素可以作为探索MNPLs诱导造血毒性的诊断生物标志物，但相关的归因、方向性和纵向关联需要进一步探讨。
原文文献
Polystyrene micro-/nanoplastics induced hematopoietic damages via thecrosstalk of gut microbiota, metabolites, and cytokines. Environment International. 2022.
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