聚苯乙烯微塑料暴露通过转录组与代谢组调控诱导日本鹌鹑肝脏脂质代谢紊乱的机制研究

为探究环境相关浓度聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对鸟类的肝毒性机制，陕西师范大学团队通过整合转录组学和代谢组学技术，发现低剂量PS-MPs（0.02-0.4 mg/kg）通过激活PPARα信号通路导致肝脏脂滴积累和NAFLD（非酒精性脂肪肝），而高剂量（8 mg/kg）引发氧化损伤和胆汁酸合成紊乱。该研究首次揭示鸟类肝脏对MPs的剂量依赖性"毒物兴奋效应"，为评估环境MPs的生态风险提供重要依据。

　　

随着塑料污染日益严重，直径小于5毫米的微塑料（Microplastics, MPs）已成为全球性环境污染物，其在土壤中的浓度可达1 μg/kg至20 g/kg。这些微小颗粒不仅能通过食物链传递，更会直接损伤生物体健康——从消化道阻塞、内分泌干扰到免疫抑制，甚至影响鸟类繁殖成功率。尤其令人担忧的是，作为解毒核心器官的肝脏极易蓄积MPs，但关于MPs如何干扰鸟类肝脏脂质代谢的分子机制仍是未解之谜。陕西师范大学生命科学学院的研究团队选择具有重要生态和模式动物价值的日本鹌鹑（Coturnix japonica），通过多组学联用技术揭示了环境相关浓度聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）的肝毒性机制，相关成果发表于《Emerging Contaminants》。

研究采用环境相关浓度梯度（0.02、0.4、8 mg/kg）的5 μm PS-MPs对7日龄雌性鹌鹑进行35天暴露实验，通过检测肝体比、组织病理学观察（HE染色、油红O染色、透射电镜）、氧化应激指标（ROS、MDA、SOD等）评估肝损伤程度，结合非靶向代谢组学（HPLC-MS）和转录组测序（RNA-Seq）解析分子机制，并采用qPCR和Western blot验证关键基因和蛋白表达。

3.1 体重参数与肝脏TG含量
低剂量PS-MPs组（MP20/400）出现摄食量增加和体重上升，肝体比显著提高（MP400组达2.370±0.070），肝脏甘油三酯（TG）含量增加；而高剂量组（MP8000）则表现为摄食抑制和体重下降，呈现典型"毒物兴奋效应"。

3.2 肝脏显微结构变化
HE染色显示MP20/400组肝细胞空泡化伴脂滴聚集，油红O染色证实其脂滴分布面积显著增加（MP400组达55.918%±3.569%）；MP8000组则出现肝索扩张等病理改变。透射电镜观察到线粒体空泡化和核固缩等超微结构损伤。

3.4 肝脏代谢组学
PLS-DA分析显示代谢谱呈剂量依赖性分离。MP20/400组显著上调十二烷二酸、二十碳四烯酸等脂肪酸（FC≥2），MP8000组则富集牛磺去氧胆酸等胆汁酸。KEGG分析显示PPAR信号通路、初级胆汁酸合成等代谢通路紊乱。

3.5 肝脏转录组学
MP8000组鉴定到477个差异基因（DEGs），其中PPARα、RXR等核受体基因显著上调。GO分析显示"G蛋白偶联受体信号"等通路激活，KEGG富集到MAPK、Toll样受体等炎症相关通路。

3.6 基因表达验证
qPCR证实脂肪酸氧化关键酶CPT1α、CPT2和ACOX1表达增加2-4倍，而胆汁酸合成限速酶CYP7A1下调60%。Western blot显示PPARα蛋白表达显著升高，与代谢组结果相互印证。

3.9 氧化应激指标
MP8000组活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）含量分别增加85%和42%，同时超氧化物歧化酶（SOD）活性抑制达35%，提示氧化损伤是肝毒性的重要机制。

这项研究首次系统阐释了PS-MPs通过"PPARα-CPT1α/ACOX1"轴扰乱脂肪酸氧化、通过"CYP7A1/CYP27A1"失衡干扰胆汁酸合成的双重作用机制。特别值得注意的是，环境低剂量MPs即可诱发类似NAFLD的肝脂质蓄积，而高剂量则导致氧化损伤和线粒体功能障碍，这种剂量依赖性效应为MPs的生态风险评估提供了新视角。研究采用的跨组学策略不仅揭示了MPs干扰鸟类能量代谢的分子网络，更警示了农业环境中MPs通过食物链传递的潜在风险。未来需进一步探究MPs在禽类繁殖周期中的累积效应，以及开发基于PPARα通路干预的解毒策略。