2025-03-07
文章題目：MicroRNA and Gut Microbiota Alter Intergenerational Effects of Paternal Exposure to Polyethylene Nanoplastics
概覽介紹
中國環境科學研究院在材料科學頂級期刊《ACS NANO》發表了有關父代暴露聚乙烯納米塑料（PE - NPs）的跨代影響的研究。通過構建小鼠模型，以 2mg/L PE - NPs 灌胃 F0小鼠 35 天，發現 F0小鼠生殖受損，精子 miRNA 改變，腸道微生物群失調。F1代小鼠也出現生長和生殖異常。證實 miRNA 和腸道微生物群變化介導了父代 PE - NPs 暴露的跨代效應。
派森諾優勢
本研究中miRNA測序、腸道微生物菌群16S測序及部分分析均由上海派森諾生物科技股份有限公司完成，我們在miRNA測序和16S測序中有豐富的項目經驗，從樣本處理到數據解讀，全程提供專業的技術支持，確保實驗結果的可靠性和有效性，推動研究順利進行。
研究背景
納米塑料（NPs）作為新興污染物，在環境中廣泛存在，其對生物體健康的影響備受關注。已有研究表明，NPs 可在體內積累，對多種器官組織產生毒性。然而，父代暴露于 NPs 對后代健康的遺傳影響尚不明確，尤其是 miRNA 和腸道微生物群在其中的作用機制有待深入探究。
技術路線
研究內容
1.PE-NPs 對 F0和 FMT 小鼠生長表型、性激素水平及組織學分析的影響
PE-NPs 呈球形，粒徑約 200nm，分散均勻。F0-PE 組小鼠體重、睪丸指數、血清11 - 酮睪酮和睪酮水平顯著下降，睪丸組織出現間質擴大、細胞空泡化等損傷，精子數量和活力降低，異常精子和原生質滴增多，FMT 實驗結果與之相符。
圖1 暴露于PE-NP對F0小鼠的生長表型、睪酮水平和組織學分析的影響
2.PE-NPs 對 F0和 FMT 小鼠精子及生殖毒性相關因子表達水平的影響
F0-PE 組精子出現多種結構異常，精子質量和活力下降，相關基因表達改變，包括內質網應激（ERS）信號通路相關基因上調、性激素合成和精子發生相關基因下調，FMT 實驗結果一致。
圖2 PE-NPs暴露對F0代小鼠精子損傷分析及生殖毒性相關因子表達水平的影響
3.父代 PE-NPs 暴露對 F1雄性后代的跨代影響
F1-PE 小鼠產仔數減少、出生體長增加、體重降低，睜眼率低，6 周齡時體重、睪丸重量和體長低于對照組，血清性激素水平降低，睪丸組織受損，精子質量和活力下降，相關基因表達改變。
圖3 父系PE-NP暴露對F1雄性后代的跨代效應
4.PE-NPs 對 F0小鼠精子 miRNA 表達的影響及在 F1和 FMT 小鼠中的驗證
在 F0小鼠精子中鑒定出 7 種差異表達的 miRNA，其中4種miRNAs下調，3種miRNAs上調，KEGG 和 GO 分析顯示其與多種信號通路有關，例如細胞過程、Hippo信號傳導和MAPK信號傳導途徑等。qRT-PCR 驗證了 miRNA-seq 結果，F1和 FMT 小鼠中也有類似變化。
圖4 PE-NP改變F0小鼠精子中的microRNA譜，并隨后驗證F1和FMT小鼠中的變化
5.PE-NP 誘導 F0、F1和 FMT 雄性小鼠腸道微生物群失調
16 S rRNA測序發現，F0-PE 組小鼠腸道微生物群 α 多樣性增加，F1小鼠雖無顯著變化但趨勢相同，微生物結構改變，Allobaculum 相對豐度下降，Desulfovibrio 和 Ruminococcus 相對豐度增加。
圖5 PE-NP在F0、F1和FMT雄性小鼠中誘導腸道微生物生態失調
6.精子發生與 F0、F1和 FMT 雄性小鼠腸道微生物群及 miRNA 高度相關
Spearman 相關性分析表明，特定 miRNA 與生殖毒性相關基因存在顯著相關性，特定腸道細菌與精子發生相關指標顯著相關，FMT 實驗結果一致。
圖6 F0、F1和FMT雄性小鼠的精子發生與腸道微生物群和microRNA高度相關
結 論
綜合各項研究結果，該研究證實了父代暴露于 PE-NPs 會導致 F0和 F1代雄性小鼠生殖功能障礙和遺傳變化，表現為性激素水平改變、睪丸組織損傷和精子發生異常。miRNA 和腸道微生物群在這一跨代效應中起到了重要的介導作用。這一研究為我們敲響了警鐘，納米塑料對人類健康的潛在威脅不容忽視，未來需要更多研究來探索其影響機制，并制定相應的防護措施。
原文索引：
//pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c06298
