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南方醫科大學王起、謝曉利教授團隊 ACS Nano:腸道微生物通過調節腸肝軸,參與聚苯乙烯微塑料導致的肝臟損傷
2023-07-26  來源:高分子科技

  聚苯乙烯塑料的廣泛應用極大程度推動了工業化文明和社會經濟的發展。然而,塑料高度穩定的理化性質使其很難在自然環境降解。這導致了嚴重的環境污染問題,并威脅著人類健康。微塑料(microplastics,MPs,直徑<5 mm)污染無處不在,且不易察覺,能夠蓄積在動植物體內,并通過食物鏈最終傳遞給人類。研究表明,MPs暴露能夠引起肝臟損傷和腸菌的紊亂。然而,腸道微生物在MPs導致的肝臟損傷中的作用尚不清楚,且缺乏有效的預防MPs肝損傷的策略。



  近期,南方醫科大學法醫學院和公共衛生學院的王起、謝曉利教授團隊通過非靶向代謝組結合轉錄組學技術,表征了MPs對肝臟代謝的擾動,并激活肝臟TLR4炎癥信號通路(圖1,2);利用16S rRNA測序揭示了MPs導致的腸道菌群紊亂,伴隨結腸炎癥及腸屏障破壞,和系統性炎癥的發生(圖3)。


圖1 MPs引起系統性炎癥并導致肝纖維化 


圖2 MPs重塑肝臟代謝,并激活TLR4炎癥通路 


圖3 MPs破壞腸穩態


  為探究腸道菌群紊亂在MPs導致的肝臟損害中的作用,該團隊分別采用抗生素敲除和糞菌移植等菌群干預手段,證實了腸道微生物通過引起結腸炎癥,損害腸屏障,導致菌群產物LPS入血,引發系統性炎癥,繼而引起肝臟炎癥損害的MPs肝損傷的微生物機制。此外,該團隊為探索潛在的預防MPs肝臟損害的策略,引入綠茶活性物質表沒食子兒茶素沒食子酸酯(Epigallocatechin-3-gallate,EGCG),對MPs暴露小鼠進行補充。結果顯示,EGCG能夠優化MPs導致的腸道菌群紊亂,改善結腸炎癥,抑制系統性炎癥(圖4);同時,EGCG重塑了MPs引起的肝臟代謝紊亂,緩解MPs導致的肝臟炎癥及纖維化(圖5)。該項工作揭示了MPs導致肝臟損傷的微生物機制,并為MPs肝臟損傷提供了潛在的防治策略。 


圖4 EGCG改善MPs介導的腸穩態破壞 


圖5 EGCG重塑肝臟代謝,抑制TLR4相關炎癥


  該工作以“Gut Microbiota Participates in Polystyrene Microplastics-Induced Hepatic Injuries by Modulating the Gut?Liver Axis”為題發表在《ACS Nano》上。文章共同第一作者為張開凱博士及楊建政碩士。該研究得到了國家自然科學基金委的支持。該工作是團隊近期關于環境科學與生態領域相關研究的最新進展之一。在過去的5年中,團隊在揭示系列環境污染物對孕期母代(Science of the Total Environment,2022)、子代(Environmental Pollution,2022)、性別差異毒性(Environmental Pollution,2020;Chemosphere,2019)和腸道微生物機制等方面(ACS Nano,2023;Science of the Total Environment,2023)所做的工作,為環境污染對公共健康的不利影響提供了借鑒與參考。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04449

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(責任編輯:xu)
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