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  2025年6月25日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所侯春生研究員（通訊作者）團(tuán)隊(duì)在權(quán)威期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米雜志》ACS Nano（IF5y=16.0）上在線發(fā)表了題為“Jute Nanocrystalline Cellulose Relieves Polystyrene Nanoplastic-Induced Acute Injuries by Modulating Gut Microbiota Gilliamella apicola”的研究論文。該研究揭示黃麻納米纖維素通過(guò)“菌群-代謝網(wǎng)絡(luò)”緩解環(huán)境污染物毒性的獨(dú)特機(jī)制，更為植物源納米纖維素作為環(huán)境污染物消減的天然材料提供了理論基礎(chǔ)。

  結(jié)腸炎是一種難治性慢性非特異性腸道炎癥疾病，腸道微生物能調(diào)節(jié)和穩(wěn)定腸道內(nèi)環(huán)境，修復(fù)腸黏膜，對(duì)腸炎癥狀有顯著的緩解和維持治療效果的作用。然而，微塑料可能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，并在腸道蓄積，影響腸道微生態(tài)平衡，甚至誘發(fā)或加重結(jié)腸炎等腸道炎癥性疾病，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)性健康危機(jī)。作為自然界關(guān)鍵的傳粉者，蜜蜂的腸道菌群系統(tǒng)具有顯著的生態(tài)特異性，其核心菌群組成與功能穩(wěn)定性直接關(guān)系到宿主的代謝健康，是良好的代謝模型。研究發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯納米塑料（PS-NPs）暴露會(huì)導(dǎo)致蜜蜂腸道菌群α多樣性顯著降低，尤其是具有代謝調(diào)節(jié)功能的Gilliamella apicola菌豐度急劇下降，引發(fā)"菌群-腸-代謝軸"紊亂。這種微生態(tài)失衡進(jìn)一步導(dǎo)致甘油磷脂代謝通路受阻，促使氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡信號(hào)通路異常。

圖1. JNCC緩解納米塑料對(duì)蜜蜂的急性損傷。(A) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖；(B) JNCC對(duì)納米塑料處理后10天內(nèi)蜜蜂攝食量的影響；(C) JNCC對(duì)納米塑料處理后10天內(nèi)蜜蜂存活率的影響；(D) 第7天納米塑料處理后，JNCC對(duì)蜜蜂后腸組織病理的影響（紅框示損傷的上皮細(xì)胞。L：腸腔；PM：圍食膜；MV：微絨毛；EL：上皮層；CM：環(huán)�。�(E) 第7天納米塑料處理后蜜蜂氣管橫切面的TEM圖像（紅箭頭示脫落的上皮細(xì)胞）；(F-H) 第7天納米塑料處理后，JNCC對(duì)蜜蜂腸道解毒酶(GST、P450)及氣管解毒酶(GST、P450)活性的影響。

  研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用植物源黃麻納米纖維素（JNCC）顯著的調(diào)節(jié)了腸道微生態(tài)。在納米塑料暴露模型中，JNCC處理組蜜蜂腸道菌群呈現(xiàn)出三大特征性改變：（1）G. apicola相對(duì)豐度恢復(fù)至正常水平；（2）菌群基因功能中短鏈脂肪酸合成通路顯著富集；（3）菌群-宿主共代謝網(wǎng)絡(luò)重建。通過(guò)宏基因組-代謝組聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，JNCC誘導(dǎo)的菌群改變直接關(guān)聯(lián)到32種腸道代謝物的含量變化，其中磷脂代謝相關(guān)的7種代謝物與蜜蜂存活率呈顯著正相關(guān)。

圖2. 納米塑料暴露與JNCC處理下的微生物群-代謝物互作關(guān)系。(A) 基于Pearson相關(guān)性分析的腸道菌群。(B) 差異代謝物間的相關(guān)性分析，顏色深度代表Pearson相關(guān)系數(shù)。(C) 基于KEGG的差異代謝物-通路調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

  這種基于腸道菌群調(diào)控的天然大分子解毒機(jī)制具有多維度保護(hù)效應(yīng)：在微生態(tài)層面，JNCC重塑的菌群結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了腸道屏障功能；在代謝層面，恢復(fù)的甘油磷脂代謝有效緩解了納米塑料誘導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化；在組織層面，氣管和腸道上皮細(xì)胞的凋亡/自噬現(xiàn)象顯著減輕。該研究首次揭示了黃麻納米纖維素（JNCC）通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控蜜蜂腸道核心益生菌群，重建微塑料損傷的腸道微生態(tài)平衡，為基于"菌群-宿主"互作的解毒策略提供了創(chuàng)新范例。該研究創(chuàng)新地建立了"植物納米材料-腸道菌群-代謝網(wǎng)絡(luò)-宿主保護(hù)"的完整功能鏈條，為環(huán)境污染物健康風(fēng)險(xiǎn)的微生態(tài)干預(yù)提供了全新思路。其科學(xué)價(jià)值不僅在于發(fā)現(xiàn)了一種天然解毒劑，更揭示了植物源天然材料通過(guò)"菌群-代謝軸"發(fā)揮健康效益的普適性機(jī)制。隨著人類對(duì)"人類-環(huán)境-微生物組"三位一體關(guān)系認(rèn)識(shí)的深入，這種基于腸道微生態(tài)調(diào)控的環(huán)境健康干預(yù)策略，或?qū)⒃诟鼜V泛的生態(tài)保護(hù)和公共衛(wèi)生領(lǐng)域展現(xiàn)應(yīng)用潛力。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、湖南省科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、湖南省自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c04210

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