老化聚苯乙烯微塑料通过肠-肝轴代谢紊乱加剧镉诱导的斑马鱼肝毒性

微塑料（MPs）与重金属的复合污染对水生生物构成严重威胁。南京师范大学团队通过斑马鱼模型，首次揭示老化聚苯乙烯（APS）较原始PS显著增强镉（Cd）吸附能力，通过破坏肠道屏障（ZO-1/Occludin下调）、改变菌群结构（Firmicutes/Paracoccus增加）及干扰肝代谢（鞘脂代谢/PPP通路紊乱），协同诱发氧化应激（ROS↑1.73倍）、炎症（TNF-α↑1.30倍）和脂质积累（TG↑0.83倍）。该研究为MPs老化效应与重金属的协同毒性机制提供新见解，发表于《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》。

　　

塑料污染已成为全球性环境问题，每年有数千万吨微塑料（MPs）进入生态系统。聚苯乙烯（PS）作为主要MPs类型，在环境中会经历老化过程，形成表面结构更复杂的APS。更棘手的是，这些MPs像“磁铁”一样吸附重金属镉（Cd），形成复合污染物。水生生物摄入后，这些“毒物组合”如何通过肠-肝轴作祟？这成为环境毒理学亟待破解的谜题。

南京师范大学的研究团队设计了一项精巧实验：将斑马鱼暴露于PS/APS（200 μg/L）和Cd（10 μg/L）单/复合污染21天，通过多组学联用技术揭示毒性机制。研究采用扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料特性，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测Cd蓄积，透射电镜（TEM）观察亚细胞定位，结合代谢组学（UPLC-Q-TOF-MS）和16S rRNA测序解析肠-肝互作。

3.1. APS的“变形记”
UV老化使PS表面破碎（SEM显示孔隙增加），zeta电位降低至-31.01 mV，C/O比下降（XPS证实氧化增强）。这种“改头换面”让APS对Cd的吸附量提升17.8%，为后续毒性埋下伏笔。

3.2. 肝内的“重金属仓库”
TEM观察到APS-Cd复合物在肝细胞聚集。第10天时APS+Cd组肝Cd含量显著高于PS+Cd组（p<0.05），印证APS的“载毒”能力更强。

3.3. 肝脏的“三重危机”
H&E染色显示APS+Cd组出现严重炎性浸润（病理评分3.33±0.44）。生化指标呈现典型毒性三联征：氧化应激（MDA↑1.08倍）、炎症（TNF-α↑1.30倍）和脂质堆积（Oil Red O显示脂滴聚集）。qPCR证实脂代谢基因FASN（脂肪酸合酶）和SCD1（硬脂酰辅酶A去饱和酶1）表达上调。

3.5. 代谢的“多米诺效应”
代谢组学发现APS+Cd组804个差异代谢物中，脂类占主导。KEGG分析揭示鞘脂代谢和磷酸戊糖途径（PPP）紊乱，关键代谢物L-精氨酸下降46%，直接关联脂质合成调控。

3.6. 肠道的“失守”
肠道紧密连接蛋白ZO-1/Occludin表达量腰斩，黏液屏障基因MUC2下调，导致Fusobacteriota菌门减少而Paracoccus菌属激增。这种菌群失衡与肝内炎症因子呈强相关（r=0.82）。

3.8. 肠-肝轴的“恶性循环”
网络分析显示，Paracoccus与肝内十四烷酸（tetradecanoic acid）正相关，后者通过受损肠道进入肝脏，激活FASN通路促脂质沉积。同时，乙酸（acetic acid）等短链脂肪酸减少，削弱抗炎保护。

这项研究首次阐明APS通过物理老化增强Cd生物有效性，并揭示“肠道漏损-菌群失衡-代谢紊乱”的级联毒性路径。其创新性在于：①证实老化过程显著改变MPs生态风险；②建立肠-肝轴代谢调控与肝损伤的因果关系；③为MPs-重金属复合污染评估提供新生物标志物（如PPP通路代谢物）。未来研究可聚焦APS-Cd复合物在食物链中的传递效应，以及益生菌干预对肠-肝轴的保护潜力。

（注：全文数据均来自原文实验数据，菌属名Paracoccus等斜体表示保留自原文，技术术语如UPLC-Q-TOF-MS等首次出现时标注全称）