《Marine Pollution Bulletin》：Impacts of expanded polystyrene microplastics on gut physiology of a sea slater Ligia cinerascens using multi-omics and stable isotope analyses
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徐贞媛|李允荷|赵尚贤|李秀贞|崔匡敏|won恩芝|Jung志贤|李英美韩国首尔尚明大学融合工程学院生物技术系，邮编03016摘要由于微塑料（MPs）的广泛存在和使用的增加，它们在沿海环境中日益受到关注，其中膨胀聚苯乙烯（EPS）是这些生态系统中的主要塑料污染物。尽管已有报道指出
徐贞媛|李允荷|赵尚贤|李秀贞|崔匡敏|won恩芝|Jung志贤|李英美
韩国首尔尚明大学融合工程学院生物技术系，邮编03016
摘要
由于微塑料（MPs）的广泛存在和使用的增加，它们在沿海环境中日益受到关注，其中膨胀聚苯乙烯（EPS）是这些生态系统中的主要塑料污染物。尽管已有报道指出微塑料对不同生物种类有不良影响，但其在沿海无脊椎动物中的生物学效应仍不够明确。本研究探讨了30天暴露于EPS微塑料对沿海藤壶肠道转录组和肠道微生物群的影响，该物种是岩岸生态系统中主要的碎屑食性动物。肠道转录组分析和16S rRNA基因测序显示，EPS微塑料仅引起有限的基因表达变化，整体微生物多样性和群落结构也没有显著变化。摄入实验表明，在食物相关条件下，L. cinerascens能够摄取EPS微塑料，并在消化道和粪便中检测到碎片。然而，对肝胰腺和肌肉组织的稳定同位素分析表明，摄入的EPS微塑料既没有被代谢利用，也没有作为能量来源。这些发现表明，EPS微塑料在进食过程中可能被物理处理，为了解沿海碎屑食性动物对微塑料暴露的物种特异性和有限的肠道反应提供了见解。
引言
膨胀聚苯乙烯（EPS）是一种通过添加发泡剂制成的泡沫聚苯乙烯（PS）材料，广泛应用于沿海和海洋周边地区，如浮标、码头和包装材料（Chan和Not，2023年）。全球EPS年产量超过2000万吨，大量EPS通过海洋废弃物或沿海沉积进入海洋生态系统，使其成为海洋环境中的主要塑料污染物（Plastics Europe，2023年；Turner，2020年）。
在海洋环境中，塑料会受到物理（如波浪作用和温度波动）、化学（如紫外线辐射和盐度变化）和生物风化作用的影响，从而导致颗粒大小、表面性质和毒性的变化。与其他聚合物相比，EPS特别容易破碎，容易形成微塑料（MPs，<5毫米）和纳米塑料（NPs，<0.1微米）（Birch等人，2020年）。EPS微塑料约占沿海区域塑料碎片的35.5%，以及海面检测到的塑料碎片的22.7%（Chan和Not，2023年）。根据对韩国12个海滩的调查，EPS微塑料占1-5毫米大小塑料碎片的99.1%（Lee等人，2015年）。
包括EPS在内的微塑料碎片可以作为藻类和细菌附着的基质，在颗粒表面形成生物膜。生物膜可能使微塑料更类似自然食物颗粒（Rummel等人，2017年），从而增加沿海生物摄入的可能性。摄入的微塑料可以在各种水生生物的消化道中积累，包括鱼类（Rasta等人，2023年）、螃蟹（Costa等人，2019年）、桡足类（Cole等人，2013年）和等足类（Choi等人，2023年）。此外，微塑料暴露还与水生生物的氧化应激、能量代谢和免疫功能紊乱、生长抑制以及生殖能力下降有关（Gambardella等人，2017年；Xie等人，2025年）。微塑料摄入还可能对肠道上皮造成物理损伤，并改变肠道微生物群组成，进而影响宿主的生理状况和炎症反应（Marchesi等人，2016年；Li等人，2020年）。由于肠道微生物群影响宿主的代谢、免疫和整体健康，微生物群结构和多样性的变化越来越被视为宿主生理状态的敏感指标（See等人，2025年）。因此，包括转录组学和16S rRNA基因测序在内的多组学方法被广泛用于研究微塑料暴露、肠道微生物动态和宿主健康之间的相互作用（Cheng等人，2022年；Song等人，2022年；Zhu等人，2024年；Carrillo等人，2025年）。然而，微塑料在肠道水平上对宿主转录组反应和肠道微生物群的综合影响仍不够明确。
等足类广泛分布于水生和陆地生境中，作为消费者和清道夫促进有机物的分解和养分循环（Zimmer等人，2002年）。由于它们扩散能力有限且对栖息地的依附性强，等足类被广泛用于生态毒理学研究和沿海环境监测（Undap等人，2013年；Korez等人，2019年）。最近的研究表明，微塑料暴露会破坏等足类的肠道微生物稳态，并调节与应激反应、免疫功能和解毒途径相关的基因表达，这表明它们在研究新兴污染物机制中的实用性（Amato等人，2024年；Choi等人，2023年；Hink等人，2023年；Lee等人，2024年）。
在我们之前的研究中，14天和21天的EPS微塑料暴露对的能量代谢产生了不利影响（Lee等人，2025b），而在14天的EPS微塑料暴露后，其肠道微生物群多样性和群落组成没有显著变化（Lee等人，2025c）。基于这些发现，本研究考察了30天EPS微塑料暴露对肠道转录组反应的影响，并评估了相关肠道微生物群多样性和组成的变化。为了解释对EPS微塑料暴露的分子和同位素反应，首先需要确定在食物相关条件下是否能够摄取EPS微塑料颗粒。这种综合方法用于阐明EPS微塑料对肠道组织的影响，并为了解沿海碎屑食性动物中的微塑料相互作用提供机制见解。
节选
实验生物
2024年8月，我们从韩国Maemul-do的砾石海岸（坐标34°38′30.48″N, 128°34′16.32″E）收集了藤壶< />. cinerascens（图S1）。取样后立即用细镊子轻轻抓住后部将其内脏整个消化道取出。提取的消化道转移到预先清洗过的玻璃管中以减少污染，然后量化肠道中的微塑料含量。
暴露于EPS微塑料后藤壶肠道组织的转录组变化
表S1提供了转录组分析的总结。主成分分析未显示出实验组之间的明显差异，表明EPS暴露并未引起肠道转录组谱型的显著变化（图1A）。然而，基因水平分析显示了组间特定的转录反应（图S3）。在EPS-L组和EPS-H组中，分别有39个和32个基因显著变化（图1B），其中19个基因具有功能上的
讨论
我们研究了30天暴露于EPS微塑料后，藤壶肠道转录组和肠道微生物群的变化。近期研究表明，摄入的微塑料会对消化道造成物理损伤，并引发生理紊乱，如氧化应激和炎症，从而影响水生生物的肠道微生物群失调（Qiao等人，2019年；Gao等人，2025年）。微生物群失调会破坏免疫和代谢过程，诱发神经毒性等
结论
在这项研究中，我们探讨了EPS微塑料对藤壶< />. cinerascens>肠道转录组和肠道微生物群的影响。肠道转录组分析和16S rRNA基因测序表明，EPS暴露仅引起肠道环境的微妙变化。此外，摄入实验和稳定同位素分析表明：L. cinerascens可以摄取EPS颗粒，但不会代谢利用它们或将其作为能量来源。总体而言，这些结果表明：
徐贞媛：撰写——初稿、可视化、方法论、研究。李允荷：方法论、正式分析。赵尚贤：方法论。李秀贞：方法论。崔匡敏：方法论。won恩芝：撰写——审稿与编辑、方法论。Jung志贤：撰写——审稿与编辑、概念化。李英美：撰写——初稿、监督、研究、资金获取、概念化。
资助
本工作得到了韩国政府（MSIT）资助的国家研究基金会（NRF）（编号：2023R1A2C1005630）的支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
