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微 / 纳米塑料（MNPLs）危害备受关注，其对心脏毒性作用机制不明。首都医科大学研究人员以聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）为研究对象，发现 PS-NPs 经肠 - 心轴影响心脏，丙酸和 FBP1 参与其中。该研究为防治 MNPLs 心脏损伤提供新方向。
在当今时代，塑料制品无处不在，从日常生活用品到工业材料，它们给人们的生活带来了极大便利。然而，随着时间的推移，塑料污染问题日益严重，其中微 / 纳米塑料（MNPLs）因其微小的尺寸和广泛的分布，成为了科学界关注的焦点。MNPLs 在环境中几乎无孔不入，从寒冷的极地冰盖到深邃的海洋，从清澈的淡水系统到肥沃的土壤，甚至在空气中都能发现它们的踪迹。人们在不知不觉中，通过呼吸、饮食等多种途径接触到 MNPLs 。
越来越多的研究表明，MNPLs 可能对人体健康造成危害。在心血管系统方面，虽然已有研究发现 MNPLs 会对心脏产生不良影响，可导致小鼠、大鼠、鸡和斑马鱼等实验动物出现心脏损伤，但具体的作用机制却一直是个谜。而且，肠道微生物群作为人体最大的免疫器官，与心血管健康之间存在着千丝万缕的联系，那么 MNPLs 引起的肠道微生物群紊乱究竟是如何影响心脏功能的呢？这一系列问题亟待解决，也促使科研人员开展深入研究。
为了揭开这些谜团，首都医科大学的研究人员挺身而出，针对聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）展开了一项深入研究。他们将目光聚焦于 PS-NPs 对哺乳动物心脏的潜在毒性，着重探究肠 - 心轴在其中发挥的作用。经过一系列严谨的实验，研究人员发现，PS-NPs 暴露会导致小鼠心脏功能受损，心肌胶原蛋白沉积增加。进一步研究发现，PS-NPs 会引起结肠组织损伤、肠道菌群紊乱，并且使丙酸等短链脂肪酸（SCFAs）水平降低。通过转录组分析等实验手段，研究人员还确定了果糖 - 1,6 - 二磷酸酶 1（FBP1）是 PS-NPs 诱导心脏损伤过程中的一个关键分子，丙酸可能通过调节 FBP1 的表达来影响心脏功能 。这一研究成果意义重大，它为深入理解 MNPLs 诱导的心脏毒性提供了全新的视角，同时也为预防和治疗 MNPLs 诱导的心脏损伤提供了潜在的治疗靶点，就像在黑暗中为防治这类疾病点亮了一盏明灯。该研究成果发表在《Particle and Fibre Toxicology》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。动物实验方面，选用六周龄 C57BL/6J 雄性小鼠，随机分组后经气管内滴注 PS-NPs 进行处理；细胞实验则采用人心肌细胞（AC16）进行培养和干预。同时，利用转录组分析来探究基因表达变化，运用 16S 核糖体 RNA（rRNA）测序分析肠道菌群，通过气相色谱 - 飞行时间质谱（GC/TOFMS）测量短链脂肪酸浓度，借助多种实验技术从不同角度深入剖析研究问题。
下面让我们详细看看研究结果：
- PS-NPs 的特性：研究使用的 80nm PS-NPs 呈规则均匀的球形，具有良好的稳定性和分散性，其 zeta 电位为 -33.30 ± 0.79mV，流体动力学尺寸为 83.54 ± 0.72nm。
- PS-NPs 对小鼠心脏功能的影响：通过呼吸暴露 PS-NPs 的实验发现，PS-NPs 会导致小鼠心脏功能受损，心脏输出量（CO）和每搏输出量（SV）降低，心肌损伤标志物如心肌肌钙蛋白 T（cTnT）、肌酸激酶同工酶 MB（CK-MB）、肌酸激酶（CK）和肌红蛋白（MYO/MB）水平升高。同时，心肌组织出现病理改变，如心肌纤维断裂、线粒体肿胀等，并且胶原蛋白沉积增加。
- PS-NPs 对小鼠结肠、肠道菌群和 SCFAs 的影响：PS-NPs 暴露会引起小鼠结肠损伤，导致结肠组织中柱状细胞和杯状细胞数量减少，固有层腺体排列松散不规则，炎症细胞浸润，黏液分泌减少，肠道屏障受损，肠道通透性增加。此外，PS-NPs 还会改变肠道菌群的多样性和种类，使丙酸、异丁酸、异戊酸和戊酸等 SCFAs 水平显著降低。其中，丙酸与心脏损伤的相关性最强。
- FBP1 的关键作用：对心脏和结肠组织进行转录组分析发现，FBP1 可能是 PS-NPs 诱导心脏损伤的关键分子。PS-NPs 暴露会使 FBP1 的 mRNA 表达降低，并且随着 PS-NPs 剂量增加，心脏组织中 FBP1 蛋白表达逐渐下降。
- 丙酸与 FBP1 的关系及对心脏损伤的影响：分子对接结果显示，丙酸与 FBP1 存在相互作用。体外实验表明，补充丙酸钠（ProNa）可以减轻 PS-NPs 诱导的心肌纤维化相关基因表达，缓解心脏功能相关指标的改变，有效恢复 FBP1 的表达水平。激活 FBP1（使用 BML-275）同样能够减轻心肌纤维化和心脏功能障碍。
综合研究结论和讨论部分可知，该研究系统地揭示了肠 - 心轴在 PS-NPs 诱导的心脏损伤中的作用机制，即 PS-NPs 暴露导致丙酸水平降低，进而抑制 FBP1 表达，最终损害心脏功能。这一发现为深入理解 MNPLs 诱导的心脏毒性提供了新的理论依据，也为预防和治疗相关心脏疾病开辟了新的方向。未来，研究人员可在此基础上，进一步探索肠 - 心轴在其他环境污染物诱导心脏损伤中的作用，以及如何通过调节肠道微生物群和相关代谢物来更好地保护心血管健康，为人类健康事业的发展贡献更多力量。
