摘要
自上世纪被发明以来，塑料的普及在给带来巨大便利的同时，也造成了严重的环境问题，这其中就包括微塑料污染。纳米聚苯乙烯，作为工业生产和日常生活中广泛应用的一种微塑料，正源源不断地进入到环境中，对人类以及其他生物的健康构成了巨大威胁。虽然目前已有一些研究表明微塑料暴露后生物体内的糖代谢、脂代谢以及氨基酸代谢都会受到不同程度的扰动，但在这些研究中使用的微塑料浓度普遍较高，且对机制的解释还不够充分和深入。此外，关于糖代谢都只关注到了微塑料对糖酵解及三羧酸循环的影响，忽略了微塑料对糖类合成代谢的影响。本研究首次从合成代谢和分解代谢的角度综合研判了低浓度纳米聚苯乙烯微塑料长期暴露对模式生物秀丽隐杆线虫葡萄糖代谢的影响，并部分揭示了相关的机制，所取得的主要研究结果如下: 1.低浓度纳米聚苯乙烯（0、1、10以及100μg/L）长期暴露（液体暴露5天）后，线虫生长发育放缓、运动能力减弱。此外，通过使用转入了GFP质粒的大肠杆菌喂食线虫，发现10以及100μg/L处理组线虫体内的荧光强度显著弱于对照组。同时，10以及100μg/L处理组线虫的咽部抽动速率与对照组相比也显著降低，这些结果表明纳米聚苯乙烯长期暴露后，线虫摄食能力将弱，食物摄入减少。 2.低浓度纳米聚苯乙烯长期暴露后，100μg/L处理组线虫体内葡萄糖含量降低了21.8％，这可能与暴露后线虫摄食减少密切相关;而糖原含量却升高了2.5倍，与糖原合成相关的一些基因表达也都明显上调，表明暴露后由葡萄糖合成糖原的代谢过程增强。海藻糖含量在暴露后呈剂量依赖降低，虽然变化不显著，同时与海藻糖合成相关的一些基因表达也都明显下调，表明暴露后由葡萄糖合成海藻糖的代谢过程减弱，只是受影响程度较轻。 3.纳米聚苯乙烯长期暴露后，100μg/L处理组线虫体内丙酮酸含量降低了55.3％，同时与糖酵解相关的一些基因表达也都明显下调，表明暴露后线虫体内糖酵解过程减弱，这应该是葡萄糖含量降低的结果。而柠檬酸和ATP含量在暴露后却都呈剂量依赖升高。在这其中，100μg/L处理组线虫体内柠檬酸含量升高了85.9％，而10以及100μg/L处理组线虫体内ATP含量分别升高了39.3％和51.3％，此外一些与三羧酸循环相关基因的表达也都明显上调，表明暴露后线虫体内三羧酸循环过程增强。在糖酵解过程减弱的情况下，三羧酸循环流量却增大，意味着可能有更多的脂质或氨基酸代谢产物进入到了三羧酸循环，从而对糖酵解进行一定的补充。 4.低浓度绿色荧光纳米聚苯乙烯（0、1、10以及100μg/L）长期暴露（液体暴露5天）后，线虫确实摄入了一定量的纳米聚苯乙烯微塑料。此外使用高浓度绿色荧光纳米聚苯乙烯(10mg/L)暴露线虫24小时，观察到线虫摄入的微塑料在其体内主要分布在肠道的尾部，且短暂恢复12小时后线虫可以将其排出。 本研究结果表明低浓度纳米聚苯乙烯长期暴露后，线虫体内不论是葡萄糖合成代谢，还是糖酵解以及三羧酸循环，均受到了不同程度的影响，且这些影响可能与暴露过程中线虫对纳米聚苯乙烯的摄入及暴露后线虫的摄食减少相关。同时，暴露后线虫体内糖代谢的异常还导致线虫生长发育放缓、运动能力减弱。我们的结果为纳米聚苯乙烯微塑料的代谢毒性提供了一个新的证据，也为后续的研究提供了一个新的思路和方向。
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