吃下去的塑料去哪儿了？聚乳酸微塑料正在肠道里“搞破坏”

微塑料（Microplastics, MPs）污染已然演变为全球性的环境难题，对生态系统以及人类健康构成了潜在的威胁。聚乳酸（Polylactic Acid, PLA）作为一种生物可降解塑料，在包装、医疗和食品等诸多行业得到了广泛应用。尽管PLA相较于传统塑料被认为更具环保性，但其在自然环境中的降解机制以及对生物体所产生的影响尚未被完全明晰。尤其是，PLA微塑料（PLA-MPs）是否会遭到生物体的吸收，进而影响其代谢过程，特别是肠道微生物群落以及宿主代谢，目前仍缺乏深入且系统的研究。肠道微生物群在宿主的营养吸收、免疫调节以及代谢稳态维持等诸多生理过程中扮演着关键角色。已有研究揭示，某些微塑料有可能被肠道微生物降解，并被作为碳源加以利用，从而对微生物群落的结构和代谢功能产生影响。然而，PLA-MPs是否会被肠道微生物纳入碳循环体系，并进一步重塑宿主的内源性代谢，这仍是一个亟待深入探究的科学问题。

2025年5月5日，国家纳米科学中心崔雪晶和陈春英研究员在《PNAS》期刊上发表了题为“Incorporation of polylactic acid microplastics into the carbon cycle as a carbon source to remodel the endogenous metabolism of the gut”的研究论文，该研究系统揭示了PLA-MPs如何被纳入肠道碳循环并影响宿主代谢，为评估生物可降解塑料的生态和健康风险提供了重要依据。

该研究首先探究了PLA-MPs在肠道中的降解机制及其对宿主健康的潜在影响。研究发现，PLA-MPs在模拟肠道液中，经聚酯水解酶作用72 h内降解率可达15 - 20%，释放乳酸等中间产物。在小鼠肠道实验中，PLA-MPs主要在结肠区域降解，且与微生物密度呈正相关。特异性酯酶FrsA通过其α/β水解结构域精准识别并切割PLA酯键，实现对PLA-MPs的高效降解。进一步的多组学分析揭示了鼷鼠螺杆菌（Helicobacter muridarum）和居肠巴恩斯氏菌（Barnesiella intestinihominis）是主导PLA-MPs肠道降解的主要菌种。进一步的13C同位素标记技术追踪显示，PLA-MPs的代谢产物通过两条主要途径进入碳循环：一是发酵产生酪氨酸等氨基酸；二是通过三羧酸循环合成多种氨基酸和核苷酸成分。这一过程引发肠道内源代谢重编程，表现为短链脂肪酸生成减少，削弱肠道屏障功能，引发“漏肠”风险；能量代谢稳态紊乱，导致宿主摄食行为抑制与体重显著下降；碳通量再分配，长期摄入PLA-MPs的小鼠肠道菌群结构紊乱，有益菌减少，致病菌增加，且即使停止接触微塑料21天，代谢异常仍难以恢复。此外，PLA-MPs暴露还导致肠道屏障功能受损，肠道微生物群落结构发生改变，特别是某些革兰氏阴性菌的丰度显著增加。其代谢产物如D-乳酸和尿酸水平升高，D-乳酸抑制尿酸排泄，导致血清尿酸水平升高，可能与高尿酸血症相关。PLA-MPs引起的代谢改变具有持久性，即使在停止暴露后21天，肠道微生物的代谢表型仍未完全恢复，某些关键代谢途径（如脂肪酸、核酸和氨基酸代谢）仍然受到显著影响。这表明PLA-MPs对肠道微生物群落的代谢影响可能是长期的，且难以通过短期恢复措施完全逆转。

总之，该研究深入探讨了PLA-MPs在肠道内的降解机制、代谢路径及其对宿主健康的潜在影响。研究结果表明，PLA-MPs能够被肠道微生物有效降解，并作为碳源进入宿主的代谢循环，进而改变肠道微生物群落的结构与代谢功能。此外，PLA-MPs的暴露还可能引发肠道屏障功能受损、食欲下降以及体重减轻等一系列健康问题。长期摄入可能让肠道菌群“认贼作父”，把塑料当主食，破坏原本的膳食纤维代谢平衡。这些发现为全面评估PLA-MPs的生物安全性提供了重要依据，并警示我们，即使是被认为“可生物降解”的塑料，也可能对生态系统和人类健康产生不利影响。未来的研究应进一步深入探索PLA-MPs在不同环境条件下的降解机制，以及其代谢产物对生物体的长期影响。在此基础上，开发降解效率更高、生物相容性更好的可降解塑料，减少其在环境中微塑料的生成，重新评估可降解塑料的安全性标准，推动真正无害材料的研发与应用，显得尤为迫切。同时，我们呼吁公众减少一次性塑料制品的使用，尤其是在高温条件下避免食物与PLA包装的接触。此外，建议大家多吃富含膳食纤维的食物，以维持肠道菌群的健康，增强机体对塑料微粒干扰的抵抗力。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2417104122