Nano Res.[生物]│首都医科大学高艾教授团队：褪黑激素和益生菌通过调节肠道微生物-代谢轴改善纳米塑料引起的造血损伤

背景介绍

塑料污染已成为全球第二大环境污染问题。人们直接或间接地通过摄入、吸入和皮肤接触暴露于塑料污染，导致多器官损伤。粒径大小直接影响微纳米塑料（MNP）到达毒性靶器官的能力。尺寸小于150 μm 的MP可以从肠道转移到淋巴管和循环系统，随后与血液蛋白结合形成蛋白-塑料复合物，导致血管阻塞。经口灌胃0.1 mg/d 5 μm 和 20 μm 聚苯乙烯（PS）28天后，在小鼠肝脏、肾脏和肠道中也观察到显著分布。然而，关于MNP对造血系统的负面报道非常有限。

肠道菌群可能会影响身体的新陈代谢和生理指标，从而改变疾病的进展。既往研究证实MNP可以直接进入肠道并显著积累，因此MNP的摄入可能与肠道菌群失调有关。最近的研究表明，肠道菌群在造血调节中起重要作用。此外，肠道细菌的代谢物，如氨基酸和脂肪酸可以影响骨髓造血干细胞和免疫细胞的局部代谢，指导免疫细胞的分化和功能。值得注意的是，小于100 nm的 PS-NP可以渗透到骨髓微环境中。因此，我们推测PS-NP可能通过影响肠道微生物-代谢轴来破坏造血稳态。

大量研究表明，褪黑激素或益生菌可以通过调节肠道微生物代谢轴减轻疾病的表型，例如炎症、肥胖和肺损伤。然而，这些营养调节剂是否可以缓解PS-NP诱导的造血损害及其潜在机制尚未报道。

成果简介

本研究发现60 µg 80 nm的PS-NP可定位在骨髓组织，并在暴露42天后造成了显著的造血毒性，抑制了骨髓造血干细胞的更新和分化能力。而口服益生菌和褪黑激素可明显改善NP诱导的造血损伤，且前者优于后者，这可能涉及到不同的微生物和代谢分子。总之，补充褪黑激素或益生菌可能是预防PS-NP暴露导致的造血毒性的两个候选方案。此外，多组学研究结果可能为今后深入研究PS-NP的机制奠定了基础。

作者简介

第一作者：张磊，首都医科大学公共卫生学院在读博士研究生；荆佳茹，首都医科大学公共卫生学院在读硕士研究生。
通讯作者：高艾，教授，长期从事环境有害因素的健康效应及机制研究。近年来，团队在Environ Int，EBioMedicine，Sci Total Environ，JCI Insight，Cell Death Dis，Environ Pollut，Chemosphere，Ecotox Environ Safe等国际权威期刊发表文章60余篇，主持国家自然科学基金5项，北京市自然科学基金3项。

文章信息

L. Zhang, J. Jing, L. Han, et al. Melatonin and probiotics ameliorate nanoplastics-induced hematopoietic injury by modulating the gut microbiota-metabolism. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-5032-9. 

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