《Journal of Environmental Sciences》：Microplastics exacerbate the neurotoxicity of di(2-ethylhexyl) phthalate in zebrafish through the brain-gut axis
编辑推荐：
•MPs促进DEHP蓄积并加重肠道和神经元损伤。•PLA MPs比PVC MPs更严重地加重DEHP的神经毒性和行为损伤。•肠道菌群失调和代谢物改变与神经行为毒性并行。引言塑料产品的广泛使用导致大量塑料废物持续输入海洋、湖泊和河流等自然水体（Yin et al., 2022a
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MPs促进DEHP蓄积并加重肠道和神经元损伤。
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PLA MPs比PVC MPs更严重地加重DEHP的神经毒性和行为损伤。
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肠道菌群失调和代谢物改变与神经行为毒性并行。
引言
塑料产品的广泛使用导致大量塑料废物持续输入海洋、湖泊和河流等自然水体（Yin et al., 2022a）。在物理磨损、化学反应和生物降解等环境因素的影响下（Chenillat et al., 2021），这些塑料被碎裂或分解为更小的颗粒，其中小于5毫米的被称为微塑料（MPs）。与宏观塑料相比，MPs具有更大的比表面积和更高的表面反应活性（Yang et al., 2025），使其能够吸附和积累更多的持久性有机污染物、重金属和其他环境毒素（Chen et al., 2025）。由于其体积小，MPs更容易被浮游生物、底栖生物和鱼类等水生生物摄取（Yin et al., 2022b），并可通过食物链中的营养级传递发生生物放大作用（Zhao et al., 2025）。MPs可与生物系统直接相互作用，诱导氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍和代谢紊乱，最终可能导致多器官组织损伤和生理功能受损（Zhang et al., 2022a）。近期研究进一步表明，MPs可破坏免疫稳态和细胞代谢，从而对水生生物及其他暴露物种产生不利影响（Yin et al., 2023）。为应对传统石油基塑料造成的持久性污染，可生物降解塑料的开发受到广泛关注（Walker and Rothman, 2020）。其中，聚乳酸（PLA）凭借其优异的机械性能和可生物降解性，已成为生物塑料行业中的主要材料（Thakur et al., 2018）。然而，研究表明PLA MPs通常只能通过生物过程在特定条件下降解，在自然水环境中的降解速率远慢于理想的实验室条件（Bagheri et al., 2017）。此外，在降解过程中，PLA MPs可能碎裂为更小的次级MPs，带来额外的环境风险（Green et al., 2016）。进入体内的PLA MPs可诱导斑马鱼胃肠道组织损伤，特异性改变肠道微生物群多样性及相关代谢功能（Duan et al., 2022）。它们还可导致斑马鱼幼鱼的探索行为减少、焦虑样行为增加以及乙酰胆碱酯酶（AChE）活性受到抑制（de Oliveira et al., 2021），表明对水生生物存在潜在危害。
为增强塑料产品的性能，通常会在其制造过程中加入各种添加剂。邻苯二甲酸酯类（PAEs）是最常用的增塑剂之一，约占全球增塑剂产量的50%，常用于包装材料、儿童玩具和医疗器械等工业产品（Xian et al., 2025）。其中，邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）是使用最广泛的邻苯二甲酸酯类增塑剂，常用于PVC和PLA等塑料制品（Chiellini et al., 2013）。由于DEHP不与塑料形成共价键，而是通过氢键和范德华力相互作用，因此在塑料制品的环境老化过程中会浸出并进入自然水体（Matsumoto et al., 2008）。例如，在德国地表水样品中测得的浓度高达97.8 μg/L（Fromme et al., 2002）。先前的研究表明，DEHP暴露可诱导斑马鱼肠道微生物群失调，并扰乱脂肪酸生物合成和脂质代谢通路（Buerger et al., 2020），甚至产生神经毒性效应，包括焦虑样行为、神经退行性变和胆碱能功能障碍（Liu et al., 2025a）。
值得注意的是，环境污染物很少单独存在；相反，MPs和增塑剂在水环境中经常共存，形成复杂的共暴露情景（Wang et al., 2025）。由于邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）等增塑剂是被掺入聚合物材料而非化学键合于其中的，它们可以释放到周围环境中并与塑料颗粒共同存在（Wang et al., 2020）。因此，水生生物通常会同时暴露于颗粒塑料和相关的化学污染物中，产生单污染物评估无法完全捕获的联合生物学效应。例如，聚苯乙烯纳米塑料（PS NPs）与杂环芳香化合物的共暴露通过激活MAPK信号通路显著加重了神经炎症反应（Li et al., 2026）。同样，氰戊菊酯（CYP）与MPs的共暴露比单一污染物暴露更能诱导斑马鱼肠道微生物群失调（Xu et al., 2024）。
虽然这些研究强调了MPs和DEHP对肠道和神经系统的各自毒性，但它们很大程度上是孤立地探讨这些效应。然而，越来越多的研究指出脑-肠轴的存在，这是一个通过神经、免疫和代谢途径连接肠道微生物群和中枢神经系统的双向通讯网络（Liu et al., 2025b）。例如，四溴双酚A（TBBPA）暴露重塑了斑马鱼的肠道微生物群，抑制了甘氨鹅脱氧胆酸——一种向大脑发出信号的肠道来源代谢物——的产生，从而导致神经毒性（Ren et al., 2025）。
尽管先前的研究表明MPs可以影响共存污染物的环境归趋和生物毒性，但仍有几个重要问题尚未解决。尽管可生物降解PLA和传统PVC MPs具有不同的理化性质和环境行为，但它们在DEHP毒性方面的差异效应仍知之甚少。此外，肠道菌群失调和神经活性代谢紊乱在共暴露诱导的神经毒性中的潜在作用也受到有限关注。目前的证据主要来自聚焦于早期生命阶段或孤立生物学终点的研究，这限制了我们理解成年水生生物慢性共暴露的系统性后果。为解决这些知识空白，本研究调查了DEHP与PVC或PLA MPs联合对成年斑马鱼污染物蓄积、神经行为反应、肠道健康、肠道微生物群落和大脑代谢组学特征的影响。
章节摘要
化学试剂和材料
DEHP（CAS No. 117-81-7；纯度≥99.5%）购自麦克林生化科技有限公司（中国上海），溶解于二甲基亚砜（DMSO）中制备100 mg/L储备液。超纯水由Millipore Milli-Q一体化纯水系统制备（Millipore, Milford, 美国）。暴露溶液通过将储备液用Milli-Q水稀释获得，二甲基亚砜（DMSO，国药化学试剂有限公司，中国）浓度
DEHP和MPs的组织分布与蓄积
实验期间，斑马鱼死亡率保持在1%以下。在时间零点时，各处理组水中DEHP的实际浓度范围为80.5至91.2 μg/L（图S2），而对照组未检测到DEHP和MPs。单暴露组的DEHP浓度始终高于共暴露组，但两组共暴露组之间未观察到显著差异。暴露溶液中的DEHP水平下降
DEHP和MPs的蓄积与效应
近年来，增塑剂被广泛用于塑料制品中，这些塑料制品在自然环境中可逐渐碎裂为MPs。MPs的载体效应可能促进相关污染物的生物蓄积。同时，MPs可损伤质膜和细胞骨架，增加细胞膜通透性，从而促进污染物的渗透（Yuan et al., 2020）。在本研究中，两类MPs均增加了DEHP在斑马鱼组织中的蓄积。Zhang et
结论
两类MPs均促进了DEHP在斑马鱼组织中的蓄积，并诱导了比单独DEHP更严重的病理损伤。总体而言，这些效应最终导致加重的神经行为综合征，其特征为严重的运动功能障碍和防御反应丧失。值得注意的是，与MPs共暴露与更明显的肠道菌群失调、大脑神经活性代谢物减少以及宿主TCA循环的改变相关。PLA的加重效应
CRediT作者贡献声明
王新迪：撰写——审阅与编辑，方法论，数据整理。陆光华：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，指导，经费获取。高慧子：方法论，调查研究，形式化分析。张鹏：软件，方法论，数据整理。曹颖：撰写——审阅与编辑，方法论，调查研究。张雷波：软件，方法论，调查研究。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所报告的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金的资助（编号：42377272和42307362）。
王新迪 | 陆光华 | 高慧子 | 张鹏 | 曹颖 | 张雷波
