第七届青年地学论坛

微塑料（Microplastics，MP）是指粒径≤5mm的塑料颗粒。已有文献报道，暴露于MP对野生动物和实验室动物健康都产生了不同程度的影响。MP污染已成为备受关注的环境焦点问题。海水青鳉(Oryzias melastigma)作为环境毒理学研究的重要模式生物，在海洋毒理学研究方面有许多其他生物难以替代的优势。本研究以成年海水青鳉为研究对象，按雌雄比1:1在盐度30 ‰的人工海水中净化14天，加入不同粒径（2、10、200µm）的聚苯乙烯微塑料（PS-MP），建立含10 mg/L的PS-MP人工海水环境。海水青鳉持续暴露PS-MP 60天，统计存活率、摄食时间并观察鱼卵的孵化率，动态监测海水青鳉的体重并测量鱼的体长，实验结束后收集脂肪、肝脏、肠道及其内容物用于PS-MP毒性效应研究。研究结果表明，① PS-MP暴露对海水青鳉体长和产卵数无明显影响，200µm的PS-MP暴露导致海水青鳉体重增加，摄食时间延长。② HE染色结果表明，10µm和200µm的PS-MP暴露导致海水青鳉脂肪细胞面积增大，2µm和200µm的PS-MP暴露导致海水青鳉肝脏组织出现脂滴，10µm的PS-MP暴露则导致了海水青鳉的肝脏出现炎症细胞浸润。③ 对海水青鳉肠道内容物样本进行16S rDNA扩增子测序，结果表明海水青鳉肠道菌群主要分属于5个菌门，包括：变形菌门（Proteobacteria）、梭杆菌门（Fusobacteria）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌（Bacteroidetes）。其中，变形菌门和梭杆菌门是肠道菌群中的优势菌。在门水平上，对照组与PS-MP暴露组相比，肠道内容物中梭杆菌门、疣微菌门、厚壁菌门的丰度存在明显差异。④ 基于OTU的Venn图结果表明，PS-MP改变了海水青鳉肠道微生物的分布；Chaol物种总数估计结果表明，PS-MP暴露组物种总数低于对照组，但无统计学差异；Shannon多样性指数比较结果表明，200µm PS-MP暴露组菌群多样性高于对照组，但2µm PS-MP和10µmPS-MP暴露组菌群多样性低于对照组；对不同样本个体进行PCoA分析的结果表明，200µmPS-MP暴露组与对照组肠道微生物群落结构存在明显差异。⑤对海水青鳉肝脏进行代谢组学测定，结果表明PS暴露抑制了海水青鳉肝脏的单糖代谢、三羧酸循环、糖酵解、磷酸戊糖途径和氨基酸代谢，并抑制了脂肪酸、脂肪酸甲酯和乙酯的积累。10μm诱导的糖、氨基酸和脂质代谢变化均大于200μm暴露组。
在本研究中，不同大小的PS-MP暴露海水青鳉不仅导致了肠道微生物菌群的失调，而且扰乱了肝脏和脂肪的代谢。我们认为小粒径的MP会引起肝损伤而较大粒径的MP可能通过影响肠道微生物稳态引发肥胖及相关的代谢紊乱。

 

微塑料,海水青鳉,肠道微生物,代谢组学