塑料為人們的生活帶來了許多便利,但其給環(huán)境帶來的危害也是亟待解決的難題。如今,塑料污染物又増一員——微塑料,它甚至可以進入人體,對身體健康“環(huán)境”產(chǎn)生影響。今天,完美保健品課堂為大家解讀微塑料這個健康威脅。
微塑料是什么,如何應對這一健康新威脅?完美保健課堂將帶著大家從線蟲模型下對微塑料毒性的研究里一探究竟。微塑料是指小于5mm的塑料顆粒,是污染的主要載體。2022年3月,科學家首次在人體血液中檢測到了微塑料污染[1],引起了人們對健康的擔憂。
據(jù)研究,每周約有2000個微塑料顆粒??(約5克) 會與普通水和食物一起進入體內(nèi)。隨著研究的進行,它們從視覺識別到機器傳感器識別,尺寸變得越來越小,按粒徑范圍可分為微米塑料??(1μm-5mm)、亞微米塑料 (100nm-1μm) 和肉眼通常不可見的納米塑料 (<100nm)。
盡管目前還沒有分離納米塑料的方法,但已在實驗室實驗中證明了納米塑料碎片的存在,大多數(shù)研究人員認為它們同樣存在于環(huán)境中。與普通微塑料不同,納米塑料足夠小,通過口腔進入腸道后,可以在血流和細胞膜中積聚,甚至可以越過血腦屏障,進一步造成神經(jīng)損傷和生殖異常。
不過也有研究表明,腸道菌群可與納米材料誘導的各種生物效應相互作用,如氧化應激、炎癥、腸道功能障礙,從而影響納米材料的毒性[2]。
如今,糞菌移植 (FMT) 已被廣泛接受為是一種可以重建健康的腸道菌群,實現(xiàn)對炎癥性腸病、便秘、糖尿病、肝性腦病、脂肪肝、慢性乙肝、腸易激綜合征和抗生素相關性腹瀉等腸外疾病治療的方法。
至于納米塑料的毒性,研究人員發(fā)現(xiàn),腸道微生物區(qū)系的改變是食源性二氧化鈦納米顆粒對肥胖和非肥胖小鼠產(chǎn)生不良影響的新機制。同時,食源性二氧化鈦納米顆粒對肥胖小鼠的不良反應比非肥胖小鼠更強,這與肥胖小鼠的腸道微生物區(qū)系失調(diào)高度相關,表明腸道微生物區(qū)系在防止納米顆粒誘導的毒性方面具有潛在的保護作用[3]。
然而,到目前為止還沒有關于腸道菌群與納米塑料毒性之間關系的研究。秀麗隱桿線蟲??(以下簡稱線蟲)??作為一種典型的毒理學評價模型,與人類基因具有一定相似度、全身透明易于觀察,適合基于納米塑料的累積特性來評價其毒性。此外,實驗室培養(yǎng)的線蟲具有完整的腸道系統(tǒng)和單一的腸道菌群??(大腸桿菌E.coli),這使得它們適合通過FMT來模擬更高等動物的腸道系統(tǒng)。
基于上述背景,科研人員推測FMT可能有助于預防納米塑料誘導的線蟲毒性,并試圖尋找其與納米塑料誘導線蟲毒性之間的潛在關系。
近期,一篇論文以線蟲為研究對象,對納米塑料的分布、轉(zhuǎn)移、蓄積和毒性進行了系統(tǒng)評價,并首次應用線蟲作為FMT的模型進行了創(chuàng)新性探索:
Fecal microbiota transplantation attenuates nano-plastics induced toxicity in Caenorhabditis elegans
(FMT減弱納米塑料對線蟲的毒性)
研究結(jié)果顯示:通過口服,納米塑料可在線蟲腸道內(nèi)迅速蓄積,并進一步穿過腸道屏障到達全身,從而導致線蟲運動行為減少,出現(xiàn)氧化應激、甚至死亡;而在FMT后,線蟲對納米塑料的毒性表現(xiàn)出更好的抵抗力。
這表明腸道微生物群可以幫助抵抗納米塑料的毒性;與科研人員最初的假設“FMT可以減輕納米塑料的毒性”是一致的。
微塑料對人體健康的主要威脅在于其分布廣泛且微小,在通過胃腸道系統(tǒng)后,如分解成更小的納米級塑料,可能會與腸道微生物相互作用,并穿過腸道屏障到達全身,而納米塑料在體內(nèi)的分布和積累對健康的影響仍亟待研究。
該研究利用熒光標記的納米塑料,可視化研究了其在線蟲體內(nèi)的轉(zhuǎn)移和分布特性,為進一步的毒理學研究奠定基礎,并為基于生物分布的納米顆粒毒理學評價提供參考。
與此同時,大量研究表明,腸道微生物在維持機體功能方面發(fā)揮著關鍵作用,而目前的大多數(shù)研究忽略了消化過程和腸道微生物的作用。該研究也發(fā)現(xiàn),不僅糞菌移植??(FMT)??可以激活機體產(chǎn)生大量谷胱甘肽來抵抗納米塑料誘導的毒性,外源添加谷胱甘肽也有助于抵抗毒性。而更多數(shù)據(jù)表明,微塑料對更高等生物的影響可能低于現(xiàn)有的體外模型評估結(jié)果,因為腸道中的微生物會發(fā)揮保護作用,盡管這還需要在哺乳動物上進一步驗證;此外,還可以通過補充外源性谷胱甘肽來對抗微塑料帶來的健康風險。
因此,本次研究的結(jié)果將有助于我們充分了解納米塑料對線蟲的毒性及其對機體健康的潛在風險,為抵御其毒性提供新的探索方向。完美保健品課堂相信,未來會有更多更深入的發(fā)掘,在現(xiàn)有研究的基礎上,將秀麗隱桿線蟲和腸道菌群引入納米材料毒性凈化領域;基于該研究方法和模型的寶貴經(jīng)驗,為腸道菌群移植的研究打開新的思路。
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參考資料:
[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.