2025-03-07
文章题目：MicroRNA and Gut Microbiota Alter Intergenerational Effects of Paternal Exposure to Polyethylene Nanoplastics
概览介绍
中国环境科学研究院在材料科学顶级期刊《ACS NANO》发表了有关父代暴露聚乙烯纳米塑料（PE - NPs）的跨代影响的研究。通过构建小鼠模型，以 2mg/L PE - NPs 灌胃 F0小鼠 35 天，发现 F0小鼠生殖受损，精子 miRNA 改变，肠道微生物群失调。F1代小鼠也出现生长和生殖异常。证实 miRNA 和肠道微生物群变化介导了父代 PE - NPs 暴露的跨代效应。
派森诺优势
本研究中miRNA测序、肠道微生物菌群16S测序及部分分析均由上海派森诺生物科技股份有限公司完成，我们在miRNA测序和16S测序中有丰富的项目经验，从样本处理到数据解读，全程提供专业的技术支持，确保实验结果的可靠性和有效性，推动研究顺利进行。
研究背景
纳米塑料（NPs）作为新兴污染物，在环境中广泛存在，其对生物体健康的影响备受关注。已有研究表明，NPs 可在体内积累，对多种器官组织产生毒性。然而，父代暴露于 NPs 对后代健康的遗传影响尚不明确，尤其是 miRNA 和肠道微生物群在其中的作用机制有待深入探究。
技术路线
研究内容
1.PE-NPs 对 F0和 FMT 小鼠生长表型、性激素水平及组织学分析的影响
PE-NPs 呈球形，粒径约 200nm，分散均匀。F0-PE 组小鼠体重、睾丸指数、血清11 - 酮睾酮和睾酮水平显著下降，睾丸组织出现间质扩大、细胞空泡化等损伤，精子数量和活力降低，异常精子和原生质滴增多，FMT 实验结果与之相符。
图1 暴露于PE-NP对F0小鼠的生长表型、睾酮水平和组织学分析的影响
2.PE-NPs 对 F0和 FMT 小鼠精子及生殖毒性相关因子表达水平的影响
F0-PE 组精子出现多种结构异常，精子质量和活力下降，相关基因表达改变，包括内质网应激（ERS）信号通路相关基因上调、性激素合成和精子发生相关基因下调，FMT 实验结果一致。
图2 PE-NPs暴露对F0代小鼠精子损伤分析及生殖毒性相关因子表达水平的影响
3.父代 PE-NPs 暴露对 F1雄性后代的跨代影响
F1-PE 小鼠产仔数减少、出生体长增加、体重降低，睁眼率低，6 周龄时体重、睾丸重量和体长低于对照组，血清性激素水平降低，睾丸组织受损，精子质量和活力下降，相关基因表达改变。
图3 父系PE-NP暴露对F1雄性后代的跨代效应
4.PE-NPs 对 F0小鼠精子 miRNA 表达的影响及在 F1和 FMT 小鼠中的验证
在 F0小鼠精子中鉴定出 7 种差异表达的 miRNA，其中4种miRNAs下调，3种miRNAs上调，KEGG 和 GO 分析显示其与多种信号通路有关，例如细胞过程、Hippo信号传导和MAPK信号传导途径等。qRT-PCR 验证了 miRNA-seq 结果，F1和 FMT 小鼠中也有类似变化。
图4 PE-NP改变F0小鼠精子中的microRNA谱，并随后验证F1和FMT小鼠中的变化
5.PE-NP 诱导 F0、F1和 FMT 雄性小鼠肠道微生物群失调
16 S rRNA测序发现，F0-PE 组小鼠肠道微生物群 α 多样性增加，F1小鼠虽无显著变化但趋势相同，微生物结构改变，Allobaculum 相对丰度下降，Desulfovibrio 和 Ruminococcus 相对丰度增加。
图5 PE-NP在F0、F1和FMT雄性小鼠中诱导肠道微生物生态失调
6.精子发生与 F0、F1和 FMT 雄性小鼠肠道微生物群及 miRNA 高度相关
Spearman 相关性分析表明，特定 miRNA 与生殖毒性相关基因存在显著相关性，特定肠道细菌与精子发生相关指标显著相关，FMT 实验结果一致。
图6 F0、F1和FMT雄性小鼠的精子发生与肠道微生物群和microRNA高度相关
结 论
综合各项研究结果，该研究证实了父代暴露于 PE-NPs 会导致 F0和 F1代雄性小鼠生殖功能障碍和遗传变化，表现为性激素水平改变、睾丸组织损伤和精子发生异常。miRNA 和肠道微生物群在这一跨代效应中起到了重要的介导作用。这一研究为我们敲响了警钟，纳米塑料对人类健康的潜在威胁不容忽视，未来需要更多研究来探索其影响机制，并制定相应的防护措施。
原文索引：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c06298
