《Environment International》：Gut-lung axis: a novel mechanism involving microbiota dysbiosis-coordinated PLA2-TRPV1 neuroimmune crosstalk in nanoplastic-induced asthma exacerbation
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本研究针对环境纳米塑料（PS-NPs）暴露加剧哮喘的机制难题，通过OVA致敏小鼠模型，系统揭示了20?nm PS-NPs通过激活肺组织PLA2（磷脂酶A2）-TRPV1（瞬时受体电位香草素亚型1）通路促进神经肽释放、诱发Th2型炎症，并首次发现其通过破坏肠道菌群（如提升Verrucomicrobiota等革兰阴性菌丰度）释放hexa-酰化LPS，经TLR4/NF-κB信号通过肠-肺轴加剧肺部炎症。研究创新性提出“微生物-代谢-神经免疫”网络是纳米塑料呼吸道毒性的核心机制，为环境污染物致哮喘恶化提供了新靶点。
随着全球塑料污染的加剧，纳米塑料（nanoplastics）作为一种新兴环境污染物，因其尺寸微小（直径<100?nm）可穿透生物屏障，在生态系统中广泛分布并对人体健康构成潜在威胁。近年来研究发现，大气中的纳米塑料可通过呼吸进入人体深部肺泡，诱发氧化应激和炎症反应，尤其与哮喘（asthma）等慢性呼吸道疾病的发病和恶化密切相关。然而，纳米塑料如何调控免疫和神经信号通路、是否通过“肠-肺轴”（gut-lung axis）远程调控肺部炎症，其分子机制尚不明确。
为解答上述问题，曾鑫等人于《Environment International》发表研究，通过建立卵清蛋白（OVA）致敏的小鼠哮喘模型，结合20?nm聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）暴露，系统阐释了PS-NPs通过协调肠道微生物失调（dysbiosis）与肺组织PLA2-TRPV1神经免疫交叉对话加剧哮喘的机制。研究不仅揭示了局部肺组织内脂代谢紊乱和神经源性炎症的放大效应，还首次从多器官互作角度阐明了肠道菌群衍生物经循环系统激活肺部免疫的完整通路。
在研究过程中，作者主要采用以下关键技术方法：基于OVA致敏的BALB/c小鼠哮喘模型，通过鼻腔滴注给予40?μg/kg/天的PS-NPs；通过肺功能检测系统评估气道高反应性（AHR）；利用HE、PAS和Masson染色进行肺组织病理学分析；采用免疫组化（IHC）和ELISA检测PLA2、TRPV1、炎症因子及免疫球蛋白表达；通过16S rRNA测序分析粪便微生物群落结构；结合非靶向代谢组学（LC-MS）解析肺组织代谢物变化；并利用统计学和多元分析（如OPLS-DA、LEfSe）整合微生物-代谢关联网络。
3.1. 肺组织病理学变化
研究发现，PS-NPs暴露显著加重了OVA诱导的肺部炎症细胞浸润、气道壁增厚、胶原沉积和杯状细胞增生。TRPV1拮抗剂capsazepine（CZP）干预后可明显缓解上述病理改变，表明TRPV1通道在纳米塑料加剧气道重塑中起关键作用。
3.2. 气道高反应性评估结果
随着乙酰甲胆碱（MCH）浓度升高，PS-NPs+OVA组小鼠的吸气阻力（Ri）和呼气阻力（Re）显著上升，肺动态顺应性（Cldyn）下降最为明显，而CZP治疗能有效逆转这一趋势，证实TRPV1激活是AHR的重要驱动因素。
3.3. PLA2/TRPV1通路
免疫组化显示，PS-NPs暴露显著上调肺组织PLA2和TRPV1蛋白表达。机制上，PLA2水解膜磷脂释放花生四烯酸（AA），其代谢产物前列腺素E2（PGE2）和白三烯B4（LTB4）作为内源性配体激活TRPV1，触发Ca2+内流和神经肽（如P物质、CGRP）释放，形成正反馈环路。
3.4. 氧化应激标志物水平变化
PS-NPs+OVA组肺组织中ROS（活性氧）、MDA（丙二醛）、8-OHdG（8-羟基脱氧鸟苷）含量显著升高，GSH（谷胱甘肽）下降，表明纳米塑料通过氧化应激激活NF-κB信号，促进炎症因子释放。
3.5. 神经肽SP和CGRP
TRPV1通道激活后，SP和CGRP水平在PS-NPs+OVA组中最高，提示神经源性炎症在纳米塑料加重哮喘中扮演重要角色。
3.6. NF-κB信号通路
PS-NPs通过ROS爆发激活NF-κB通路，上调TNF-α、IL-1β等促炎因子，进一步极化Th2免疫反应。
3.7. Th1/Th2失衡相关细胞因子和嗜酸性粒细胞
PS-NPs+OVA组IL-4、IL-5、IL-13水平显著升高，IFN-γ下降，伴嗜酸性粒细胞浸润增加，呈现明显的Th2型免疫偏倚。
3.8. TLR4和紧密连接蛋白水平
肠道菌群失调导致hexa-酰化LPS入血，激活肺组织TLR4，同时肠道紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）表达下降，表明肠-肺轴参与炎症放大。
3.9. 肺组织免疫球蛋白
PS-NPs+OVA组血清和肺组织中总IgE、OVA-sIgE和OVA-sIgG1水平显著升高，提示纳米塑料增强过敏原特异性抗体应答。
3.10. 肠道微生物组分析
16S测序显示PS-NPs暴露后，Pseudomonadota、Actinomycetota和Verrucomicrobiota等革兰阴性菌丰度上升，这些菌群产生的LPS可通过TLR4通路促进肺部炎症。
3.11. 肺组织代谢组学
代谢组学分析发现，PS-NPs扰动α-亚麻酸代谢、鞘脂代谢和NF-κB信号通路，关键代谢物如鞘氨醇、前列腺素F1A等与微生物群落变化显著相关。
3.12. 微生物组与代谢组学整合分析
Spearman关联分析揭示Akkermansia、Escherichia-Shigella等菌属与神经活性代谢物显著相关，证实微生物-代谢物-免疫通路网络在哮喘恶化中的协同作用。
综合讨论部分指出，本研究首次提出“肠道菌群-TLR4-PLA2-TRPV1”级联反应是纳米塑料加剧哮喘的核心机制。PS-NPs不仅直接激活肺组织氧化应激和神经免疫通路，还通过破坏肠道屏障、促进菌群衍生LPS入血，远程放大肺部炎症。该发现为理解环境污染物经多器官互作影响呼吸健康提供了新视角，也为靶向干预纳米塑料相关呼吸道疾病提供了潜在靶点（如拮抗TRPV1或调节肠道菌群）。尽管研究存在模型局限性，其多组学整合策略为未来探索真实环境下纳米塑料的慢性健康效应奠定了方法学基础。
