纳米塑料与三氯生共暴露通过干扰阿克曼菌和色氨酸代谢加剧小鼠结肠炎

为解决环境污染物与肠道菌群互作在炎症性肠病(IBD)中的作用机制问题，研究人员通过整合宏基因组学与代谢组学技术，发现聚苯乙烯纳米塑料(PSNP)和三氯生(TCS)共暴露会显著降低Akkermansia muciniphila丰度，破坏色氨酸代谢通路，减少吲哚乙酸(IAA)和吲哚乙酰胺(IAM)产生，从而加剧DSS诱导的小鼠结肠炎。该研究为环境污染物-菌群-宿主互作提供了新靶点。

　　

随着全球炎症性肠病(IBD)发病率的持续攀升，环境污染物与肠道微生态的交互作用日益受到关注。聚苯乙烯纳米塑料(PSNP)和三氯生(TCS)作为两种广泛存在的环境污染物，已在IBD患者粪便中检出浓度异常，但二者协同作用机制仍是未解之谜。更棘手的是，这两种污染物可通过物理吸附形成稳定复合物，在珠江流域等实际环境中已被检测到共存的证据。当这些"环境复合毒物"通过食物链进入人体后，是否会通过重塑肠道菌群生态而加剧IBD进展？这个问题直接关系到数亿IBD患者的临床防治。

为破解这一科学难题，国家自然科学基金资助的研究团队在《Journal of Environmental Sciences》发表重要成果。研究者创新性地采用多组学联用策略，通过DSS诱导的小鼠结肠炎模型，首次揭示PSNP和TCS共暴露会形成"双重打击"：一方面直接抑制具有黏膜保护作用的Akkermansia muciniphila生长，另一方面干扰色氨酸代谢通路，导致关键抗炎代谢物吲哚乙酸(IAA)和吲哚乙酰胺(IAM)水平骤降。这种菌群-代谢轴的破坏，最终通过THP-1细胞实验证实会显著提升促炎因子分泌，为环境污染物加剧IBD提供了分子流行病学证据。

关键技术方法包括：

1. 采用纳米颗粒分析仪测定PSNP在0.5%羧甲基纤维素溶液中的流体力学直径(59.8±0.4 nm)和Zeta电位
2. 建立DSS诱导的小鼠结肠炎模型，设置PSNP(50 nm)、TCS及联合暴露组
3. 整合宏基因组学分析肠道菌群组成变化，重点关注Akkermansia muciniphila丰度
4. 非靶向代谢组学检测色氨酸代谢通路相关分子变化
5. 体外验证实验包括：TCS对Akkermansia muciniphila生长的抑制实验，IAA/IAM对THP-1细胞炎症因子分泌的影响

【Characterization of PSNP】
通过纳米颗粒追踪技术证实，实验使用的PSNP在模拟肠道环境的0.5%羧甲基纤维素溶液中保持纳米级分散状态(59.8±0.4 nm)，为后续生物学实验提供可靠的物质基础。

【Discussion】
研究发现PSNP和TCS在细胞实验中呈现浓度依赖性协同效应：当TCS浓度达5 μmol/L时，与PSNP共同作用可显著抑制Akkermansia muciniphila生长。这种抑制作用具有菌种特异性，对肠道上皮细胞完整性无直接影响。代谢组学数据显示，联合暴露组小鼠结肠中色氨酸代谢产物IAA和IAM水平降低约40%，这些分子在体外实验中证明可抑制THP-1细胞IL-6分泌达50%以上。

【Conclusions】
该研究首次阐明环境污染物共暴露通过"Akkermansia muciniphila-色氨酸代谢-抗炎因子"轴加剧IBD的新机制：

1. PSNP和TCS协同破坏肠道菌群稳态，特异性抑制Akkermansia muciniphila定植
2. 菌群紊乱导致色氨酸代谢异常，关键代谢物IAA和IAM合成受阻
3. 代谢物减少削弱肠黏膜免疫调节功能，放大炎症反应
4. 为IBD的"环境-菌群"干预策略提供新靶点

这项研究的突破性在于将环境医学与微生态学研究范式有机结合，不仅证实了现实生活中复合污染物共暴露的健康风险，更创新性地提出通过补充Akkermansia muciniphila或色氨酸代谢产物来阻断污染物致病通路的治疗新思路。对于理解环境因素驱动的IBD发病率上升现象具有重要启示，也为开发基于菌群调控的精准干预措施奠定理论基础。