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  2025年6月25日，中國農業科學院麻類研究所侯春生研究員（通訊作者）團隊在權威期刊《美國化學會納米雜志》ACS Nano（IF5y=16.0）上在線發表了題為“Jute Nanocrystalline Cellulose Relieves Polystyrene Nanoplastic-Induced Acute Injuries by Modulating Gut Microbiota Gilliamella apicola”的研究論文。該研究揭示黃麻納米纖維素通過“菌群-代謝網絡”緩解環境污染物毒性的獨特機制，更為植物源納米纖維素作為環境污染物消減的天然材料提供了理論基礎。

  結腸炎是一種難治性慢性非特異性腸道炎癥疾病，腸道微生物能調節和穩定腸道內環境，修復腸黏膜，對腸炎癥狀有顯著的緩解和維持治療效果的作用。然而，微塑料可能通過食物鏈進入人體，并在腸道蓄積，影響腸道微生態平衡，甚至誘發或加重結腸炎等腸道炎癥性疾病，進而引發系統性健康危機。作為自然界關鍵的傳粉者，蜜蜂的腸道菌群系統具有顯著的生態特異性，其核心菌群組成與功能穩定性直接關系到宿主的代謝健康，是良好的代謝模型。研究發現，聚苯乙烯納米塑料（PS-NPs）暴露會導致蜜蜂腸道菌群α多樣性顯著降低，尤其是具有代謝調節功能的Gilliamella apicola菌豐度急劇下降，引發"菌群-腸-代謝軸"紊亂。這種微生態失衡進一步導致甘油磷脂代謝通路受阻，促使氧化應激和細胞凋亡信號通路異常。

圖1. JNCC緩解納米塑料對蜜蜂的急性損傷。(A) 實驗設計示意圖；(B) JNCC對納米塑料處理后10天內蜜蜂攝食量的影響；(C) JNCC對納米塑料處理后10天內蜜蜂存活率的影響；(D) 第7天納米塑料處理后，JNCC對蜜蜂后腸組織病理的影響（紅框示損傷的上皮細胞。L：腸腔；PM：圍食膜；MV：微絨毛；EL：上皮層；CM：環肌）；(E) 第7天納米塑料處理后蜜蜂氣管橫切面的TEM圖像（紅箭頭示脫落的上皮細胞）；(F-H) 第7天納米塑料處理后，JNCC對蜜蜂腸道解毒酶(GST、P450)及氣管解毒酶(GST、P450)活性的影響。

  研究團隊創新性地利用植物源黃麻納米纖維素（JNCC）顯著的調節了腸道微生態。在納米塑料暴露模型中，JNCC處理組蜜蜂腸道菌群呈現出三大特征性改變：（1）G. apicola相對豐度恢復至正常水平；（2）菌群基因功能中短鏈脂肪酸合成通路顯著富集；（3）菌群-宿主共代謝網絡重建。通過宏基因組-代謝組聯合分析發現，JNCC誘導的菌群改變直接關聯到32種腸道代謝物的含量變化，其中磷脂代謝相關的7種代謝物與蜜蜂存活率呈顯著正相關。

圖2. 納米塑料暴露與JNCC處理下的微生物群-代謝物互作關系。(A) 基于Pearson相關性分析的腸道菌群。(B) 差異代謝物間的相關性分析，顏色深度代表Pearson相關系數。(C) 基于KEGG的差異代謝物-通路調控網絡。

  這種基于腸道菌群調控的天然大分子解毒機制具有多維度保護效應：在微生態層面，JNCC重塑的菌群結構增強了腸道屏障功能；在代謝層面，恢復的甘油磷脂代謝有效緩解了納米塑料誘導的脂質過氧化；在組織層面，氣管和腸道上皮細胞的凋亡/自噬現象顯著減輕。該研究首次揭示了黃麻納米纖維素（JNCC）通過精準調控蜜蜂腸道核心益生菌群，重建微塑料損傷的腸道微生態平衡，為基于"菌群-宿主"互作的解毒策略提供了創新范例。該研究創新地建立了"植物納米材料-腸道菌群-代謝網絡-宿主保護"的完整功能鏈條，為環境污染物健康風險的微生態干預提供了全新思路。其科學價值不僅在于發現了一種天然解毒劑，更揭示了植物源天然材料通過"菌群-代謝軸"發揮健康效益的普適性機制。隨著人類對"人類-環境-微生物組"三位一體關系認識的深入，這種基于腸道微生態調控的環境健康干預策略，或將在更廣泛的生態保護和公共衛生領域展現應用潛力。該研究獲得國家自然科學基金、湖南省科技創新計劃項目、湖南省自然科學基金、中國農業科學院農業科技創新計劃和中國農業科學院青年創新專項計劃項目的支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c04210

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