分子景观重塑揭示了微塑料引发的脂质组波动、营养失调与能量紊乱之间的相互关联

《Environment & Health》：Molecular Landscape Remodeling Unravels the Cross-Links of Microplastics-Induced Lipidomic Fluctuations, Nutrient Disorders and Energy Disarrangements

本研究评估了聚丙烯微塑料在小鼠肝脏中的蓄积及其与脂代谢紊乱、转录组改变和拉曼光谱特征的相关性。通过生物化学分析、转录组测序和拉曼光谱技术，发现高剂量长期暴露导致肝功能障碍、线粒体结构异常及脂质代谢失调，并鉴定了关键调控基因如Mrps12、Bbc3和Etnppl。拉曼光谱中1670 cm?1峰与蛋白-脂质相互作用相关，揭示了微塑料通过转录组重塑影响肝代谢的机制。

　　微塑料作为一种新兴的环境污染物，正逐渐引起科学界和公众的广泛关注。它们不仅存在于环境中，还可能通过食物链进入人体，进而对健康造成潜在威胁。微塑料对肝脏的影响尤为显著，不仅可能干扰肝脏的代谢功能，还可能影响基因表达和脂质代谢，从而引发一系列生理和病理变化。本研究旨在通过综合分析微塑料对肝脏的生物化学参数、亚细胞结构以及生物分子景观的影响，揭示微塑料在肝脏中的分子机制，并进一步探讨其与脂质代谢和基因表达之间的关系。

研究发现，聚丙烯微塑料在肝脏中的积累可导致多种病理变化，包括局部纤维化重塑和线粒体结构异常。通过拉曼光谱技术，研究者识别出与肝脏生物分子相关的多个特征峰，例如1060、1132、1168、1340、1446、1618和1670 cm?1，这些峰代表了不同的生物分子状态。此外，基因表达分析揭示了与脂质代谢、信号传导、细胞分化以及线粒体翻译相关的基因表达变化。研究还发现，微塑料的暴露剂量对基因表达的影响远大于暴露时间，这表明微塑料对肝脏的干扰可能具有剂量依赖性。

在实验设计方面，研究采用了多种方法，包括动物实验、拉曼光谱分析、透射电子显微镜（TEM）观察、转录组测序以及差异表达基因（DEGs）的分析。实验中，6周龄的SPF ICR雄性小鼠被分为5个不同的处理组，分别代表不同的暴露水平和时间。在暴露结束后，研究人员通过多种方法评估了肝脏的功能状态，包括血清中的ALT和AST水平、总胆汁酸（TBA）和直接胆红素（TBIL）的测定，以及肝脏中的GSH和ATP含量分析。这些结果表明，微塑料暴露可能引起肝脏功能的异常，包括氧化还原状态的紊乱和能量代谢的失衡。

在肝脏的亚细胞结构方面，透射电子显微镜（TEM）显示，微塑料暴露后，肝脏细胞的内质网结构变得更加紊乱，而线粒体的结构则表现出萎缩和嵴的减少。这些变化在高剂量暴露组中更为明显，尤其是在长期高剂量暴露的情况下。此外，Masson染色显示，尽管低剂量和短期高剂量暴露组未发现明显的肝纤维化，但长期高剂量暴露组中出现了纤维化沉积，这进一步证明了微塑料对肝脏的潜在危害。

通过拉曼光谱和多变量分析，研究人员进一步揭示了肝脏生物分子的变化。特征峰的强度变化与不同的暴露水平和时间相关，其中1340 cm?1和1446 cm?1的峰被发现与蛋白质和核酸的变化密切相关，而1670 cm?1的峰则与脂质-蛋白质相互作用的紊乱有关。这些结果表明，拉曼光谱可以作为一种有效的工具，用于检测微塑料对肝脏生物分子景观的影响。

在基因表达方面，研究发现微塑料暴露对肝脏基因表达产生了显著影响，尤其是在与脂质代谢、信号传导和细胞分化相关的基因中。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究人员识别出47个关键基因，这些基因在微塑料暴露下表现出显著的表达变化，并与脂质代谢和线粒体功能调节密切相关。此外，研究还发现，某些基因如Bbc3、Mrpl53、Lrrc15、Etnppl和Lipg在脂质代谢和基因表达调控中起着关键作用。

研究结果表明，微塑料的暴露剂量对基因表达的影响更为显著，尤其是在氧化还原过程、信号传导和脂质代谢相关的基因中。这些基因的表达变化可能与肝脏的代谢紊乱和线粒体功能障碍有关，从而影响细胞的能量代谢。此外，微塑料暴露可能通过改变基因表达和脂质代谢，导致肝脏生物分子景观的重构，进而影响营养和能量的平衡。

综上所述，本研究通过多种方法揭示了微塑料对肝脏的影响，包括生物化学参数、亚细胞结构和基因表达的变化。这些发现不仅有助于理解微塑料对肝脏的毒性机制，还为评估微塑料的环境风险和开发早期预警系统提供了新的思路。微塑料的暴露可能通过改变基因表达和脂质代谢，影响肝脏的正常功能，从而对健康造成潜在威胁。未来的研究需要进一步探讨这些机制，以便更好地评估微塑料对生态和人体健康的长期影响。