研究背景微塑料和纳米塑料颗粒被广泛发现于食品、化妆品中,人类暴露领域微塑料颗粒的风险无处不在。据估算成年人每周约摄入5 g微塑料,约为一张信用卡的重量。此外,由于分析技术的限制,环境中的纳米塑料仍然难以检出,但可以推测,当在环境中发现微塑料时,周围会有更多未被检测到的纳米塑料。目前所说的“微塑料暴露”实际上是微塑料和纳米塑料的联合暴露。因此,不同尺寸的微塑料和纳米塑料之间的相互作用不容忽视。消化道是人体接触和摄入微塑料和纳米塑料颗粒的主要途径,是微塑料和纳米塑料颗粒暴露的主要靶器官之一。微塑料和纳米塑料颗粒引起肠道毒性效应及机制亟待阐明。研究目的1.探明不同粒径微塑料颗粒单独或混合暴露在小鼠体内的分布模式。2.探明微塑料颗粒,尤其是纳米塑料颗粒对肠道的毒性作用及机制。3.探明不同粒径微塑料颗粒混合暴露对肠道的毒性损伤作用及机制。研究方法1.不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒单独或混合暴露在小鼠体内的分布模式:采用不同粒径（50 nm、500 nm、5000 nm）的荧光聚苯乙烯微塑料颗粒对小鼠进行单一粒径（250 mg/kg）或两两混合粒径（均为250 mg/kg）24小时单次灌胃给药,通过活体动物成像、制作荧光病理切片和检测各组织脏器匀浆后的荧光强度检测三种不同粒径的微塑料和纳米塑料颗粒在小鼠各脏器（脑、心脏、肝脏、脾、肺、肾、生殖器）、组织（胸骨、股骨、肌肉）及血液中的分布。2.不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露对肠道的毒性损伤作用及机制:通过24小时单次染毒（250 mg/kg和500 mg/kg）和28天连续灌胃染毒（2.5,25和250mg/kg）,观察不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒对小鼠十二指肠、空肠、回肠和结肠四个肠段中肠道屏障三种主要成分（黏液层、肠上皮紧密连接和肠上皮细胞）的影响,并进一步通过硫辛酸或褪黑素作抗氧化干预实验探讨聚苯乙烯微塑料和纳米塑料颗粒单独暴露时引起的氧化应激介导肠道毒性的可能毒性作用机制。3.不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒混合暴露对肠道的毒性损伤作用及机制:设置50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒的等比例混合暴露组与同样质量浓度的50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露组,通过24小时单次染毒（单独暴露组:500 mg/kg;混合暴露组:50 nm-250 mg/kg+500 nm-250 mg/kg）和28天连续灌胃染毒（单独暴露组:50和500mg/kg;混合暴露组:50 nm-25 mg/kg+500 nm-25 mg/kg 和 50 nm-250 mg/kg+500 nm-250 mg/kg）比较在单独暴露和混合暴露条件下对小鼠十二指肠、空肠、回肠和结肠四个肠段中肠道屏障三种主要成分（黏液层、肠上皮紧密连接和肠上皮细胞）的影响,并进一步通过硫辛酸或褪黑素作抗氧化干预实验探讨聚苯乙烯微塑料和纳米塑料颗粒混合暴露引起氧化应激介导肠道损伤的可能毒性作用机制。研究结果1.不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒单独或混合暴露在小鼠体内的分布模式:单一粒径的聚苯乙烯微塑料和纳米塑料颗粒在小鼠体内分布呈粒径依赖性,粒径越小,分布越多。50 nm塑料颗粒与500 nm塑料颗粒混合暴露24小时后,与相同剂量的单独暴露组相比,这两种粒径的塑料颗粒在小鼠体内分布均明显增加。2.不同粒径聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露对肠道的毒性损伤作用及机制:50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时均使小鼠肠道通透性明显增加。50 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时可引起十二指肠、空肠和回肠的肠道粘液分泌增加;500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时仅引起回肠的肠道粘液分泌增加,两种颗粒均使结肠的肠道粘液分泌减少。50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时虽然均引起空肠和回肠的紧密连接相关蛋白基因发生变化,但是其改变没有剂量-反应关系。50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时均可引起各个肠段的肠上皮细胞发生活性氧富集和凋亡比例增加。使用硫辛酸或褪黑素拮抗肠道活性氧后可抑制肠道上皮细胞凋亡。28天连续灌胃染毒与24小时单次染毒相比,50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露可以在更低染毒剂量条件下引起各个肠段的肠上皮细胞发生活性氧富集和凋亡比例增加。3.不同粒径微塑料颗粒混合暴露对肠道的毒性损伤作用及机制:24小时单次染毒时,50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒混合暴露时对小鼠肠道具有联合毒性作用。50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒混合暴露时比50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒单独暴露时可诱导更严重的肠屏障功能障碍,表现为肠道通透性增加、活性氧富集和肠道上皮细胞凋亡增加。使用硫辛酸或褪黑素拮抗肠道活性氧后可抑制肠道上皮细胞凋亡,减少50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒在小鼠体内的总分布量。28天连续灌胃染毒获得类似结果。研究结论1.50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒可广泛分布于小鼠各个器官中,其分布特点呈粒径依赖性。2.50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒可通过诱导肠道上皮细胞凋亡从而破坏肠道屏障,使微塑料和纳米塑料颗粒穿透肠道屏障的数量增加。3.50 nm和500 nm聚苯乙烯微塑料颗粒混合暴露在小鼠肠道中存在联合毒性作用。其通过氧化应激介导小鼠肠道上皮细胞凋亡增加,引起更严重的肠道屏障功能障碍,导致微塑料进入小鼠体内的数量增加。考虑到目前关于聚苯乙烯微塑料和纳米塑料颗粒的大部分实验研究均是在使用单一粒径条件下进行,因此接触聚苯乙烯微塑料和纳米塑料颗粒对生物体的健康风险可能会被低估。