聚乳酸微塑料通过肠道菌群-尿酸代谢轴介导肝毒性的机制研究

随着生物可降解塑料的广泛应用，其降解产生的微塑料(MPs)对人体健康的潜在危害亟待评估。本研究以聚乳酸(PLA) MPs为模型，通过28天小鼠灌胃实验结合多组学分析，首次揭示PLA MPs通过扰乱肠道菌群(如Bacillales)促进尿酸生成，进而上调肝脏HSD17B13表达并诱发脂肪变性。该发现为评估生物可降解塑料安全性提供了重要理论依据。

　　

随着生物可降解塑料的快速普及，聚乳酸(PLA)作为全球消费量最大的生物塑料，其环境降解过程中产生的微塑料(MPs)对人体健康的潜在影响引发关注。尽管PLA理论上可完全降解为无害产物，但自然环境中的不完全降解会导致大量MPs形成。已有研究表明PLA MPs可引起肠道和神经毒性，但其对肝脏——作为MPs主要靶器官的影响机制尚不明确。更关键的是，PLA MPs在胃肠道中会从聚合物降解为寡聚物，这种形态转变是否改变其毒性特征成为亟待解决的科学问题。

南方医科大学的研究团队在《Journal of Advanced Research》发表的最新研究中，创新性地采用多组学整合策略，通过28天小鼠重复灌胃实验，结合转录组学、代谢组学和16S rRNA测序技术，系统评估了PLA聚合物和寡聚物MPs的肝毒性差异及其机制。研究团队使用分子量分别为40,000和2,000的PLA颗粒模拟原始和部分降解状态，并采用HepG2肝细胞系和Caco-2肠上皮细胞模型进行体外验证。

PLA oligomer and polymer MPs indirectly disrupted liver lipid metabolism in mice

研究发现两种PLA MPs均能导致肝脏炎症浸润和纤维化改变，其中聚合物MPs引起的病理改变更显著。值得注意的是，虽然体内实验显示PLA MPs显著增加肝脏甘油三酯(TG)水平，但体外肝细胞实验未观察到直接毒性，提示其肝损伤可能通过间接机制介导。

PLA MPs indirectly increased hepatic uric acid, leading to liver steatosis in mice

代谢组学分析揭示嘌呤代谢通路异常激活，特别是尿酸及其前体物质水平显著升高。进一步实验证实尿酸可直接诱导肝细胞HSD17B13表达上调和脂滴形成，但PLA MPs在体外并不影响肝细胞尿酸水平，表明体内尿酸升高存在肠源性机制。

Bacillales were increased in PLA oligomers and polymers, correlating positively with uric acid

16S rRNA测序显示PLA MPs显著改变肠道菌群结构，其中Bacillales目(特别是Brevibacillus和Alicyclobacillus属)与肝脏尿酸水平呈正相关。这种菌群-代谢轴的改变可能是PLA MPs作用的共同靶点。

Effects of gut microbiota on uric acid production and liver damage

抗生素清除肠道菌群后，PLA MPs诱导的尿酸升高和肝脏损伤显著缓解，证实了肠道菌群在该过程中的核心作用。同时，肠道组织中黄嘌呤脱氢酶(XDH)表达上调进一步提示菌群可能通过促进嘌呤代谢影响宿主尿酸水平。

Genes associated with gut microbiota-mediated hepatic toxicity of PLA MPs

转录组分析筛选出25个共同差异基因，其中HSD17B13的表达变化与尿酸水平、肝脏TG含量及病理损伤程度均呈正相关。该基因的表达上调可被抗生素干预逆转，确证其作为菌群-尿酸轴下游效应分子的地位。

Effects of uric acid and HSD17B13 on triglyceride and lipid droplet formation in vitro

机制研究发现，尿酸通过上调HSD17B13促进肝细胞脂质积累，而HSD17B13 siRNA敲低可逆转这一效应。值得注意的是，PLA MPs与尿酸共处理并未产生协同效应，支持二者处于同一毒性通路的上下游关系。

这项研究首次阐明PLA MPs通过"肠道菌群紊乱-尿酸代谢异常-HSD17B13激活"轴间接诱导肝脂肪变性的分子机制，突破了传统认为MPs直接损伤器官的认知框架。研究不仅为评估生物可降解塑料的安全性提供了新视角，还为相关肝损伤的防治提供了潜在靶点——通过调节肠道菌群或抑制HSD17B13可能成为干预PLA MPs毒性的有效策略。考虑到全球生物塑料产量预计五年内增长三倍，这项研究成果对制定MPs安全标准和健康风险评估具有重要指导意义。