【摘 要】
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微塑料是指一切粒径在5 mm以下通过缩合反应聚合而成的高分子化合物的微小颗粒和碎片。人类的活动加剧了微塑料污染问题,引发了一系列的生物与环境问题。水体环境中的微塑料丰度远大于陆地,水生生物受到微塑料的危害也更大。尤为令人担忧的是,微塑料存在食物链效应,它对低营养级生物的毒性最终会传递给最高营养级生物—人类。本研究以模式生物斑马鱼为研究对象,基于LC-MS脂质组学技术和DESI-MSI质谱成像技术,
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微塑料是指一切粒径在5 mm以下通过缩合反应聚合而成的高分子化合物的微小颗粒和碎片。人类的活动加剧了微塑料污染问题,引发了一系列的生物与环境问题。水体环境中的微塑料丰度远大于陆地,水生生物受到微塑料的危害也更大。尤为令人担忧的是,微塑料存在食物链效应,它对低营养级生物的毒性最终会传递给最高营养级生物—人类。本研究以模式生物斑马鱼为研究对象,基于LC-MS脂质组学技术和DESI-MSI质谱成像技术,探究微塑料的粒径和暴露时间对斑马鱼的影响,筛选出生物特异分子,分析微塑料对斑马鱼的毒性效应机制以及斑马鱼的应激反应机制。（1）利用LC-MS技术对暴露于13μm（以下称为MPs-13组）和75μm（以下称为MPs-75组）聚丙烯微塑料的斑马鱼进行脂质数据收集,通过生信处理软件MS-DIAL ver.4.70对脂质数据进行处理和组学分析。降维统计分析显示不同粒径的微塑料会使斑马鱼的脂质组成发生显著变化。MPs-13组和MPs-75组分别筛选到29和25个差异脂质代谢物。除了磷脂酰丝氨酸的含量增加,MPs-13组和MPs-75组的大部分磷脂代谢物降低。聚丙烯微塑料对斑马鱼具有神经毒性,且会引起甘油磷脂代谢紊乱。（2）对解吸电喷雾电离质谱成像平台进行了搭建及参数优化。最优成像条件如下:喷雾溶剂为乙腈和二甲基甲酰胺的等体积混合溶液,溶剂流速2μL/min,载气压力0.65 MPa,喷雾溶剂入射角度α=52.59°,质谱收集角度β=10°,喷雾溶剂出口距样品表面距离d1=1 mm,质谱收集口距样品表面距离d2=1 mm。质谱成像结果表明:MPs造成了斑马鱼肌肉组织不饱和脂肪酸含量升高和磷脂含量降低;肠道不良脂质和炎症调节剂积累,并随着暴露时长的增加先增加后减少;大脑不饱和脂肪酸和磷脂酰丝氨酸含量上升,硫苷脂含量降低,有诱发阿尔兹海默症的风险。粒径较小的MPs对斑马鱼各个组织的脂质影响更严重。MPs对亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢和花生四烯酸代谢等脂质代谢途径影响最大,这些途径主要受磷脂和不饱和脂肪酸的影响,可能与脂质合成和分解的关键酶有关。综上,基于脂质组学和质谱成像技术发现进入斑马鱼体内的微塑料会引起炎症,其中肠道炎症最为严重,并会造成甘油磷脂代谢紊乱和神经系统损伤,并且具有诱发阿尔兹海默症的风险。DESI-MSI技术和LC-MS脂质组学技术联合运用为探索微塑料对水生生物的毒性作用机制提供了新的方向和有价值的见解。DESI-MSI在水生毒理学上具有巨大的应用潜力。
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