通过聚乳酸微塑料在稀有鲦鱼（Gobiocypris rarus）体内的降解情况评估肠道健康：线粒体功能障碍对炎症的调控作用

《Environmental Research》：Assessment on intestinal health from polylactic acid microplastics degradation on rare minnow ( Gobiocypris rarus): Inflammation regulation by mitochondrial dysfunction

可降解PLA微塑料经光降解后对稀有鲌肠道健康产生毒性，表现为绒毛融合变短、炎症因子IL-6/IL-8/TNFα/IL-1β显著上调，氧化应激和线粒体功能障碍（ROS堆积、复合体活性下降）是主要机制，可能与Sesn2/Nrf2通路相关。

　　近年来，随着全球对塑料污染问题的关注日益增加，可生物降解塑料（Biodegradable Plastics, BPs）因其在自然环境中能够被分解的特性，被视为解决“白色污染”问题的重要手段。然而，尽管可生物降解塑料在环保方面具有一定的优势，其潜在的生态风险却逐渐引起科学界的担忧。尤其是在生物基塑料领域，聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）作为主流材料，虽然在特定条件下可以完全降解为二氧化碳、水和甲烷等无害物质，但在实际环境中，PLA微塑料（PLA Microplastics, PLA-MPs）仍然广泛存在，并对生物体造成不良影响。因此，深入研究PLA微塑料对生态环境和生物健康的潜在危害，成为当前科研的重要方向之一。

PLA微塑料的生态影响主要体现在其对水生生物的毒性作用。由于微塑料颗粒体积小，容易穿透生物体的屏障结构，进而引发一系列生理和病理反应。在水体环境中，微塑料不仅可能造成物理性损伤，还可能通过化学或生物途径释放有害物质，干扰生物体的正常代谢过程。特别是当PLA微塑料经历光降解后，其形态和化学性质发生变化，可能进一步增强其对生物体的毒性效应。目前，关于光降解PLA微塑料（Photodegraded Polylactic Acid Microplastics, PDPLA-MPs）对生物体的具体影响研究仍较为有限，尤其是在其对肠道健康的具体机制方面。

本研究以稀有??鲫（*Gobiocypris rarus*）为实验对象，模拟自然环境中PLA微塑料的降解过程，通过可见光和紫外光照射5天的方式制备PDPLA-MPs，并将其暴露于不同浓度（15 μg/L和30 μg/L）下进行为期14天的实验。研究结果显示，PDPLA-MPs暴露对稀有??鲫的肠道造成了显著的损伤。具体表现为肠道绒毛的融合和断裂，绒毛长度缩短，以及促炎因子如IL-6、IL-8、IL-1β和TNFα的表达水平显著上升。这些现象表明，PDPLA-MPs可能通过引发炎症反应，导致肠道结构的破坏和功能的紊乱。

从组织学角度来看，暴露在30 μg/L浓度下的稀有??鲫，其肠道组织出现了严重的结构改变，评分达到了4分，说明其肠道损伤程度较高。此外，分子毒理学研究进一步揭示了PDPLA-MPs暴露对稀有??鲫肠道氧化还原状态和细胞凋亡的影响。实验发现，暴露组的活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）生成量显著增加，同时促凋亡基因的表达水平也有所上升。这表明PDPLA-MPs可能通过引发氧化应激，进而导致肠道细胞的损伤和死亡。

研究还进一步探讨了PDPLA-MPs诱导肠道毒性的具体机制。结果表明，ROS的积累可能通过影响线粒体结构和功能，导致肠道细胞的线粒体损伤。具体而言，线粒体复合体I至V的活性显著降低，这可能与线粒体膜的完整性受损以及电子传递链的异常有关。线粒体作为细胞内的能量工厂，其功能的异常将直接影响细胞的代谢和生存能力。此外，研究还发现，PDPLA-MPs可能通过Sesn2/Nrf2信号通路调控线粒体功能，从而影响肠道的健康状况。这一发现为理解PDPLA-MPs对肠道的毒性作用提供了新的视角。

在进一步的讨论中，研究者指出，PLA微塑料在自然水体中的老化过程是一个复杂的现象，其降解产物的形态和性质会随着光照条件的变化而发生改变。例如，光降解不仅能够改变PLA微塑料的粒径，还可能影响其表面化学性质，从而改变其在水体中的行为和对生物体的毒性作用。本研究中采用的可见光和紫外光照射方法，旨在模拟自然环境中PLA微塑料的降解过程，以更真实地反映其在实际生态条件下的影响。

此外，研究还强调了PLA微塑料在水体环境中的广泛分布。已有研究表明，PLA微塑料不仅存在于沿海水域，还可能扩散至极地冰芯中，表明其对全球生态环境的潜在威胁。尽管PLA微塑料在理论上是可降解的，但其在自然环境中的降解速度和程度仍受到多种因素的影响，包括光照强度、温度、湿度以及微生物的种类和活性等。因此，PLA微塑料在自然环境中的长期影响仍需进一步研究。

本研究的发现对于理解生物基塑料对生态环境和生物健康的潜在影响具有重要意义。首先，它揭示了PDPLA-MPs对稀有??鲫肠道的毒性作用，包括结构损伤、炎症反应和氧化应激等机制。这些结果不仅有助于评估PLA微塑料在自然环境中的生态风险，还为后续研究提供了重要的理论依据和实验数据。其次，研究结果表明，线粒体功能的异常可能是PDPLA-MPs诱导肠道毒性的关键因素之一。这为探索其他生物基塑料对生物体的影响提供了新的思路，同时也提示了在开发和应用可生物降解塑料时，需要更加关注其在降解过程中的潜在危害。

在实际应用中，尽管生物基塑料被认为是传统石油基塑料的环保替代品，但其在自然环境中的降解过程可能并不完全符合预期。例如，PLA微塑料在某些环境条件下可能降解缓慢，甚至无法完全降解，从而对生态系统造成长期影响。因此，有必要对PLA微塑料的降解路径和产物进行更深入的研究，以确保其在实际应用中的安全性。此外，研究还指出，目前对PLA微塑料的检测技术仍不够完善，特别是在纳米级颗粒和寡聚物的检测方面，缺乏标准化和可推广的检测方法。这可能导致对PLA微塑料污染程度的评估存在偏差，进而影响相关政策的制定和环境治理措施的实施。

综上所述，本研究通过系统地分析PDPLA-MPs对稀有??鲫肠道的影响，揭示了其潜在的毒性机制。研究结果表明，PDPLA-MPs可能通过引发氧化应激和线粒体功能障碍，导致肠道结构和功能的破坏。这一发现不仅有助于加深对生物基塑料生态影响的理解，还为后续研究提供了重要的参考价值。未来的研究可以进一步探讨PDPLA-MPs对其他水生生物的影响，以及其在不同环境条件下的降解行为，从而为制定更有效的环境管理策略提供科学依据。同时，也应加强对PLA微塑料检测技术的研发，以提高对环境中微塑料污染的监测能力和评估准确性。