纳米塑料与双酚A通过mTOR通路破坏斑马鱼肠道菌群-肝脏轴引发跨代脂代谢紊乱的机制研究

本研究针对纳米塑料(NPs)和双酚A(BPA)联合暴露对斑马鱼肠道-肝脏轴的跨代影响这一科学问题，通过多组学技术揭示了NPs与BPA协同作用加剧F0代斑马鱼肠道菌群失调，并通过mTOR信号通路引发F1-F2代脂代谢紊乱和发育异常的分子机制。研究发现mTOR抑制剂雷帕霉素(Rapa)可改善脂代谢异常，为环境污染物跨代毒性机制提供了新见解。

　　

塑料污染已成为全球性环境问题，微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)因其粒径小、难降解等特性，可通过"特洛伊木马"效应携带双酚A(BPA)等环境内分泌干扰物进入生物体。尽管已有研究表明NPs和BPA单独暴露会影响生物代谢，但两者联合作用的跨代效应机制尚不明确。斑马鱼因其与人类代谢的高度同源性，成为研究这一问题的理想模型。

研究人员通过28天F0代斑马鱼暴露实验，结合16S rRNA测序和代谢组学技术，系统评估了NPs和/或BPA对F1-F2代发育和脂代谢的影响。关键技术包括：1) 多代斑马鱼发育指标检测；2) 肠道菌群高通量测序；3) 肝脏非靶向代谢组学分析；4) mTOR通路抑制剂干预实验。

暴露影响后代发育
研究发现NPs和BPA联合暴露使F1代斑马鱼胚胎死亡率达12.8%，显著高于对照组。F2代体长和体重均出现异常，提示污染物具有跨代发育毒性。

肠道菌群紊乱加剧
多组学分析显示，NPs+BPA组F0代肠道菌群α多样性显著降低，条件致病菌如气单胞菌属(Aeromonas)丰度增加，而有益菌如鲸杆菌属(Cetobacterium)减少，表明联合暴露产生协同毒性。

肝脏代谢谱异常
代谢组学鉴定出121种差异代谢物，主要涉及甘油磷脂代谢和mTOR信号通路。关键代谢物如磷脂酰胆碱(PC)和磷脂酰乙醇胺(PE)水平异常，提示肝脏脂质合成紊乱。

mTOR通路关键作用
雷帕霉素干预实验证实，抑制mTOR通路可显著改善各暴露组的脂代谢异常。机制上，NPs和BPA通过激活mTOR通路促进脂质合成基因表达，导致跨代脂质沉积。

该研究首次阐明NPs与BPA通过破坏"肠道菌群-肝脏轴"引发跨代代谢紊乱的分子机制，为环境污染物的健康风险评估提供了新视角。发现mTOR通路的关键调控作用，为相关代谢性疾病的干预提供了潜在靶点。研究成果发表在《Aquatic Toxicology》，对环境毒理学和公共卫生领域具有重要启示意义。