饮食限制会促进微塑料诱导的肠道屏障功能障碍和肝损伤

随着全球塑料产量的增长，微塑料污染已经成为了目前最受大家关注的问题之一。由于我们日常生活中总会接触到塑料，微塑料的摄入是不可避免的。微塑料对肠道屏障有破坏作用，破坏作用包括破坏肠粘膜的物理屏障、干扰肠道分泌合成的化学屏障、破坏肠道菌群的生物屏障、诱导免疫细胞毒性，甚至可能导致代谢紊乱。饮食习惯与健康风险也是息息相关的，以往的研究都侧重于在正常饮食行为下与微塑料相关的健康风险。出于减少或预防肥胖的目的，越来越多人选择限制饮食的饮食习惯，为了探究饮食限制下微塑料暴露的潜在影响，Wang等人将小鼠暴露于200μg/L聚丙烯微塑料（PSMPs），分别采用饮食限制（DR-PSMPs）与正常饮食（ND-PSMPs）治疗组相比较，采用活体成像分析以及组织学分析、 16S rRNA 测序和生化分析来研究微塑料（MPs）是否加剧了饮食限制小鼠的毒性。

1.      与正常饮食小鼠相比，饮食限制小鼠的 MPs 生物积累更高

(图源自参考文献)

使用 5 μm 荧光标记的 MPs 来观察 MPs 在小鼠中的生物积累和分布。如上图a-b，正常饮食的小鼠积累了少量荧光，而饮食限制的小鼠发现了更强的荧光强度。图c荧光定量结果显示，饮食限制的小鼠荧光强度是正常饮食小鼠的2.64±0.07倍（p＜0.05）。

2.      PSMPs 暴露加剧了饮食限制小鼠的肠道屏障功能障碍

图1 d. 回肠的代表性 AB-PAS 染色切片（比例尺 = 100 μm，黄色箭头表示杯状细胞）。e.粘液分泌面积的百分比。f-k.小鼠的 DAO、D-乳酸、D-LDH、IFABP、sIgA 和 TNF-α 水平。

在 DR-PSMPs 治疗组中观察到 DAO 的活力明显增加，血清中 D-乳酸和 D-LDH 的浓度，提示肠道损伤和肠道物理屏障功能障碍。DAO 活动体现了小肠粘膜的成熟度和完整性。小肠的通透性与人类和动物血清中 DAO、D-乳酸和 D-LDH 的活性呈负相关。DR-PSMPs 治疗组显示杯状细胞（产生和表达粘液）的数量和粘液（保护肠道免受可穿透小肠肠道上皮的外来抗原和细菌的侵害）分泌明显减少，这表明肠道化学屏障已经受损。（图1）

图2.PSMPs 暴露对粪便内容物肠道菌群组成的影响。a. 组间 OTU 的维恩图。b-c.每组中肠道微生物群的 α 多样性指数。d. 通过加权 Unifrac 矩阵组间距离进行算术平均分析 （UPGMA） 的未加权配对组法。

对粪便沉淀进行 16S rRNA 基因测序，以进一步筛选肠道微生物组的改变。与 ND 组相比，DR-PSMPs 治疗组的肠道菌群结构发生了明显变化。如图2（b-c） 所示，α 多样性结果表明，DR-PSMPs治疗组肠道菌群的丰富度和多样性显著增加。在图2d中，β 多样性结果表明，每组中的样本具有较高的相似性，但来自不同处理组的样本具有较低的相似性。进一步分析肠道菌群的具体相对丰度，DR-PSMPs 治疗导致肠道菌群组成的改变，包括益生菌（双歧杆菌和放线菌属等）丰度的下调和病原菌（厚壁菌门/拟杆菌门）丰度的上调。暴露于PSMP导致肠道微生物群的组成发生显着变化，加剧了饮食限制小鼠的菌群失调，反过来又导致了肠道微生物屏障的破坏。

3.      PSMPs 暴露加剧了饮食限制小鼠的肝损伤和氧化应激

这项研究中，暴露于PSMPs的饮食限制小鼠发生了胆汁酸紊乱和氧化损伤增加，这可能会影响脂质的消化和吸收，并导致肝损伤。在暴露于 PSMPs 的饮食限制小鼠中，发现血清中 TBA 的含量进一步提高，表明胆汁酸代谢可能存在紊乱。DR-PSMPs 治疗组观察到 GSH 活性降低和 MDA 水平升高，表明 PSMPs 暴露加剧了饮食限制小鼠的肝脏氧化损伤。DR 治疗组也出现了 MDA 水平的提高和 GSH 活性的降低，这证明低摄食活性或限制食物摄入可以改变氧化应激概况（如图3c-g）。

胆汁酸代谢紊乱和长期氧化状态会影响组织中的脂质沉积。在暴露于 PSMP 的小鼠中观察到脂质沉积和TG水平升高，然而，由于食物吸收的改变，DR-PSMPs 组的脂质积累显着减少，如图3（a-b）。

图 3肝脏中的脂质代谢。a. 油红 O 染色切片的代表性显微照片。b.油红色 O 染色区域与整个截面面积的比率。C-G.小鼠体内 TG、TBA、TCH、MDA 和 GSH 的水平。（图源自参考文献）

参考文献：Underestimated health risks: Dietary restriction magnify the intestinal barrier dysfunction and liver injury in mice induced by polystyrene microplastics