塑料为人们的生活带来了许多便利,但其给环境带来的危害也是亟待解决的难题。如今,塑料污染物又増一员——微塑料,它甚至可以进入人体,对身体健康“环境”产生影响。今天,完美保健品课堂为大家解读微塑料这个健康威胁。
微塑料是什么,如何应对这一健康新威胁?完美保健课堂将带着大家从线虫模型下对微塑料毒性的研究里一探究竟。微塑料是指小于5mm的塑料颗粒,是污染的主要载体。2022年3月,科学家首次在人体血液中检测到了微塑料污染[1],引起了人们对健康的担忧。
据研究,每周约有2000个微塑料颗粒(约5克)会与普通水和食物一起进入体内。随着研究的进行,它们从视觉识别到机器传感器识别,尺寸变得越来越小,按粒径范围可分为微米塑料(1μm-5mm)、亚微米塑料(100nm-1μm)和肉眼通常不可见的纳米塑料(<100nm)。
尽管目前还没有分离纳米塑料的方法,但已在实验室实验中证明了纳米塑料碎片的存在,大多数研究人员认为它们同样存在于环境中。与普通微塑料不同,纳米塑料足够小,通过口腔进入肠道后,可以在血流和细胞膜中积聚,甚至可以越过血脑屏障,进一步造成神经损伤和生殖异常。
不过也有研究表明,肠道菌群可与纳米材料诱导的各种生物效应相互作用,如氧化应激、炎症、肠道功能障碍,从而影响纳米材料的毒性[2]。
如今,粪菌移植(FMT)已被广泛接受为是一种可以重建健康的肠道菌群,实现对炎症性肠病、便秘、糖尿病、肝性脑病、脂肪肝、慢性乙肝、肠易激综合征和抗生素相关性腹泻等肠外疾病治疗的方法。
至于纳米塑料的毒性,研究人员发现,肠道微生物区系的改变是食源性二氧化钛纳米颗粒对肥胖和非肥胖小鼠产生不良影响的新机制。同时,食源性二氧化钛纳米颗粒对肥胖小鼠的不良反应比非肥胖小鼠更强,这与肥胖小鼠的肠道微生物区系失调高度相关,表明肠道微生物区系在防止纳米颗粒诱导的毒性方面具有潜在的保护作用[3]。
然而,到目前为止还没有关于肠道菌群与纳米塑料毒性之间关系的研究。秀丽隐杆线虫(以下简称线虫)作为一种典型的毒理学评价模型,与人类基因具有一定相似度、全身透明易于观察,适合基于纳米塑料的累积特性来评价其毒性。此外,实验室培养的线虫具有完整的肠道系统和单一的肠道菌群(大肠杆菌E.coli),这使得它们适合通过FMT来模拟更高等动物的肠道系统。
基于上述背景,科研人员推测FMT可能有助于预防纳米塑料诱导的线虫毒性,并试图寻找其与纳米塑料诱导线虫毒性之间的潜在关系。
近期,一篇论文以线虫为研究对象,对纳米塑料的分布、转移、蓄积和毒性进行了系统评价,并首次应用线虫作为FMT的模型进行了创新性探索:
Fecal microbiota transplantation attenuates nano-plastics induced toxicity in Caenorhabditis elegans
(FMT减弱纳米塑料对线虫的毒性)
研究结果显示:通过口服,纳米塑料可在线虫肠道内迅速蓄积,并进一步穿过肠道屏障到达全身,从而导致线虫运动行为减少,出现氧化应激、甚至死亡;而在FMT后,线虫对纳米塑料的毒性表现出更好的抵抗力。
这表明肠道微生物群可以帮助抵抗纳米塑料的毒性;与科研人员最初的假设“FMT可以减轻纳米塑料的毒性”是一致的。
微塑料对人体健康的主要威胁在于其分布广泛且微小,在通过胃肠道系统后,如分解成更小的纳米级塑料,可能会与肠道微生物相互作用,并穿过肠道屏障到达全身,而纳米塑料在体内的分布和积累对健康的影响仍亟待研究。
该研究利用荧光标记的纳米塑料,可视化研究了其在线虫体内的转移和分布特性,为进一步的毒理学研究奠定基础,并为基于生物分布的纳米颗粒毒理学评价提供参考。
与此同时,大量研究表明,肠道微生物在维持机体功能方面发挥着关键作用,而目前的大多数研究忽略了消化过程和肠道微生物的作用。该研究也发现,不仅粪菌移植(FMT)可以激活机体产生大量谷胱甘肽来抵抗纳米塑料诱导的毒性,外源添加谷胱甘肽也有助于抵抗毒性。而更多数据表明,微塑料对更高等生物的影响可能低于现有的体外模型评估结果,因为肠道中的微生物会发挥保护作用,尽管这还需要在哺乳动物上进一步验证;此外,还可以通过补充外源性谷胱甘肽来对抗微塑料带来的健康风险。
因此,本次研究的结果将有助于我们充分了解纳米塑料对线虫的毒性及其对机体健康的潜在风险,为抵御其毒性提供新的探索方向。完美保健品课堂相信,未来会有更多更深入的发掘,在现有研究的基础上,将秀丽隐杆线虫和肠道菌群引入纳米材料毒性净化领域;基于该研究方法和模型的宝贵经验,为肠道菌群移植的研究打开新的思路。
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参考资料:
[1]Carrington D.Microplastics found in human blood for first time[J].The Gaurdian,2022.
[2]Cui X,Bao L,Wang X,et al.The nano–intestine interaction:understanding the location‐oriented effects of engineered nanomaterials in the intestine[J].Small,2020,16(21):1907665.
[3]Cao X,Han Y,Gu M,et al.Foodborne titanium dioxide nanoparticles induce stronger adverse effects in obese mice than non‐obese mice:gut microbiota dysbiosis,colonic inflammation,and proteome alterations[J].Small,2020,16(36):2001858.
来源：完美