《Journal of Environmental Sciences》：Accumulation and excretion characteristics along with immunotoxicity mechanisms of polylactic acid micro/nanoplastics in zebrafish
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•PLA纳米塑料表现出比微塑料更强的免疫毒性。•PLA暴露破坏了肠屏障并抑制体液免疫。•TLR4/MyD88/NF-κB信号通路介导了PLA诱导的免疫毒性。•纳米塑料在体内表现出更慢的清除和更大的生物蓄积。•免疫紊乱引发了肠道菌群失调和类焦虑行为。引言微塑料（MPs）是无处不
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PLA纳米塑料表现出比微塑料更强的免疫毒性。
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PLA暴露破坏了肠屏障并抑制体液免疫。
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TLR4/MyD88/NF-κB信号通路介导了PLA诱导的免疫毒性。
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纳米塑料在体内表现出更慢的清除和更大的生物蓄积。
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免疫紊乱引发了肠道菌群失调和类焦虑行为。
引言
微塑料（MPs）是无处不在的新兴污染物，在全球水生环境中广泛分布，从城市水体到青藏高原等偏远地区，报道的浓度差异显著（Lasee等，2017；Li等，2020）。例如，在中国黄河入海口记录到高达6.96 mg/L的浓度，在越南西贡河记录到1.26 mg/L的浓度（Han等，2020；Strady等，2020）。由于其微观尺寸，微塑料容易被各种水生生物摄入，导致消化道的物理阻塞和机械损伤。这种暴露会引发黏膜炎症并损害营养吸收，最终抑制生长和发育（Botterell等，2019）。毒理学反应包括双壳贝类的生理功能障碍和基因失调（Han等，2024b），以及鱼类的免疫防御受损和行为改变（Duan等，2022）。此外，微塑料的潜在营养级传递和生物放大作用对水生生态系统稳定性以及最终的人类健康构成严重威胁。
为了解决传统塑料持久污染危机，聚乳酸（PLA）作为一种重要的可生物降解替代品脱颖而出，占全球可生物降解塑料市场约30%的份额，并被誉为"21世纪绿色聚合物"（Zhao等，2025）。然而，其实际环境归宿与设计意图存在显著差异：在现实水生环境中，PLA表现出较高的化学惰性，即使经过一年也几乎无明显降解（Royer等，2023）。因此，它容易碎化并作为持久性微/纳米塑料（MNPs）累积，环境浓度可达0.054–180 μg/L（Shi等，2024）。关于生态毒性，Duan等（2022）报告斑马鱼对生物基PLA微塑料表现出显著的摄食偏好，持续暴露会诱导机械性肠道损伤、肠道菌群失调和屏障功能障碍，最终引发系统性免疫炎症。本课题组先前的研究进一步证实，PLA微塑料的生物蓄积显著破坏斑马鱼幼鱼的免疫稳态，并鉴定出NF-κB信号通路的异常激活是介导这种免疫毒性的关键分子机制（Qian等，2025a）。综合这些发现，尽管PLA被誉为"环保替代品"，其在水生环境中的累积和潜在生态风险仍值得高度科学关注。
微塑料的生态毒理学效应与其理化性质密切相关，如聚合物类型、表面化学性质、老化程度和粒径等，其中粒径是决定毒性强度的关键因素（Tao等，2024）。研究一致揭示了"尺寸依赖"的毒性模式：较小的微塑料，尤其是纳米塑料，能更有效地穿透生物屏障，诱导深远的生理损伤（Pei等，2022）。Zhou等（2023）发现，较小的纳米塑料能穿透胚胎屏障，通过氧化应激抑制神经元分化，表现出比较大颗粒显著更强的神经毒性。Du等（2024a）报告，与500 nm的微塑料相比，纳米塑料（50 nm和100 nm）在小鼠中更容易穿透组织学屏障，在肝、肾和心脏中诱导显著更严重的功能障碍。类似地，Lee和Kim（2025）观察到，在光鱼（Cyprinus carpio nudus）中，较小的聚乙烯微塑料表现出比较大颗粒更高的组织穿透性、生物蓄积和毒性。然而，现有研究主要集中在传统不可降解塑料上。可生物降解PLA微塑料的尺寸依赖性免疫毒性及其潜在的分子机制在很大程度上仍未被探索。
斑马鱼幼鱼独特地将体内系统的生物复杂度与体外试验的高通量能力相结合，拥有与人类高度同源的免疫谱系和信号通路（Keij等，2021）。其免疫系统具有先天性和适应性组成部分，在遗传和生理上与哺乳动物保守，是阐明免疫相关病理机制的理想模型（Lam等，2004）。先前的研究表明，斑马鱼通过摄食容易生物蓄积纳米塑料，导致肠道排空延迟和黏膜上皮损伤，随后在鳃、头部、肾脏和肠道等关键免疫器官中引发显著的炎症反应（Fu等，2021；Yang等，2024）。据此，本研究建立了斑马鱼暴露模型，以研究PLA微塑料诱导的发育异常和免疫功能障碍的尺寸依赖性差异，以及其潜在的分子调控机制。这些发现旨在为水生生态系统中可生物降解塑料的全面生态风险评估提供坚实的理论基础。
小节片段
试剂
PLA微/纳米塑料（M/NPs，分析纯），具有不规则形态和100 nm和10 μm的粒径，购自广东科信达高分子材料有限公司（中国广东）。相应粒径的Cy3标记PLA M/NPs（100 nm，货号zcPLA-yc100n-25；10 μm，货号zcPLA-yc100μ-25）由江苏知传科技有限公司（中国江苏南通）提供。总RNA提取试剂（TRIpure试剂，货号RN0102）和苏木精-伊红（H&E）
模拟肠液中PLA微/纳米塑料的消化与降解差异
通过透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）进行的形态学分析表明，PLA纳米塑料和微塑料的初始平均尺寸分别为108 nm和9.3 μm（图1a和b）。SEM成像揭示了在人工肠液中孵育期间，PLA纳米塑料和微塑料的表面形态和聚集状态随时间变化的情况。PLA纳米塑料的平均直径从第0天的108 nm逐渐减小到第1天后的105.5 nm、92.1 nm和60.2 nm
讨论
本研究全面评估了PLA微/纳米塑料在斑马鱼幼鱼和成鱼中的生物分布、系统性免疫毒性和分子机制，揭示了一种关键的尺寸依赖机制，该机制主导其生物学效应。在模拟肠液中，PLA纳米塑料表现出明显的双相降解特征，以初始滞后阶段随后加速水解为特征。这与微塑料中观察到的稳定表面侵蚀形成鲜明对比。初始滞后
结论
本研究证明，可生物降解的PLA微/纳米塑料在斑马鱼中表现出明显的尺寸依赖性降解、生物分布和免疫毒性。与微塑料相比，PLA纳米塑料经历延迟但更广泛的降解，从而增强了组织穿透、更广泛的生物蓄积，并更强地诱导氧化应激和炎症反应。斑马鱼幼鱼和成鱼均表现出发育、肠道、免疫和神经行为损伤，其中PLA纳米塑料通常
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文报告的工作。
伦理批准
所有实验程序均获得苏州科技大学动物实验伦理委员会的批准（USTS2024017）。
CRediT作者贡献声明
Haolei Zhang：撰写-原稿，方法学，数据整理，概念构思。Ji Wu：方法学，形式分析。Hao Wu：形式分析。Zhuling Xu：方法学。Jin Yan：撰写-审阅与编辑。Zejun Wang：撰写-审阅与编辑。Xuedong Wang：撰写-审阅与编辑。Qiuhui Qian：可视化，监督，经费获取。Huili Wang：监督，经费获取，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本工作得到国家自然科学基金委员会（编号：32371705和22305167）和江苏省自然科学基金（编号：BK20231341）的支持。本研究经苏州科技大学（中国苏州）伦理委员会批准。
Haolei Zhang|Ji Wu|Hao Wu|Zhuling Xu|Jin Yan|Zejun Wang|Xuedong Wang|Qiuhui Qian|Huili Wang
