PMMA微塑料的性别特异性毒性：成年黑腹果蝇行为与代谢紊乱研究

《Environmental Pollution》：Sex-Specific Toxicity of PMMA Microplastics: Behavioral and Metabolic Dysregulation in Adult Drosophila melanogaster

本文系统研究了PMMA微塑料（5μm）在0.1-20 g/L浓度范围内对黑腹果蝇的性别依赖性毒性效应。研究发现雄性果蝇运动活性随剂量增加持续增强但协调性下降，雌性呈现倒U型剂量反应；代谢层面显示低剂量PMMA-MPs（1 g/L）通过氧化应激显著破坏雌性能量稳态（血糖↑/脂质↓/蛋白质↓）。研究揭示了PMMA-MPs在陆地模式生物中的性别特异性毒性通路，为评估微塑料生态风险提供关键实验证据。

　　

Highlight

定量分析PMMA微塑料对成年果蝇步态参数的影响

对于雄性果蝇，在0.1 g/L、1 g/L、10 g/L和20 g/L微塑料浓度下的平均飞行速度显著高于对照组，其中20 g/L浓度组在所有实验组中表现出最高平均速度（图1A）。在0.1 g/L至20 g/L浓度范围内，雄性果蝇的肢体摆动频率显著高于对照组（图1B）。同时，雄性果蝇的步长随浓度增加而显著增大（图1C）。值得注意的是，高浓度暴露组（10 g/L、20 g/L）的雄性果蝇表现出从非标准步态向四足步态的转变特征，表明运动协调性下降。

讨论

本研究以果蝇为模型系统探究了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微塑料的影响。为精确量化果蝇运动系统状态，我们评估了代谢标志物和运动学参数。

研究结果显示，暴露于PMMA颗粒的雌性果蝇运动活性增强，在0.1 g/L和1 g/L浓度下睡眠时间显著减少，呈现出典型的倒U型剂量反应曲线。而雄性果蝇则表现出持续增强的运动活性，伴随肢体摆动频率增加和步长增大。在代谢层面，1 g/L PMMA-MPs显著破坏了雌性果蝇的能量稳态，表现为血糖升高、脂质和蛋白质含量降低，提示低剂量激活分解代谢，而高浓度可能通过氧化应激诱导脂质重新积累和蛋白质合成补偿。雄性代谢指标变化较小。这些性别差异可能与神经递质系统（多巴胺、5-羟色胺）和生殖能量分配策略有关。

研究局限性

本研究仅考察了5微米PMMA微塑料的影响，因此不同尺寸、形状和聚合物类型的颗粒对生物体的影响尚不明确。此外，研究聚焦于单因素暴露，未涉及微塑料与其他环境污染物（如重金属或农药）可能产生的复合或交互效应，这些组合可能引发协同或拮抗毒性作用。实验在可控实验室条件下进行，与真实环境中多因素共同暴露的复杂情况存在差异。