由于塑料的大量制造,加上生物降解性差、易迁移和回收治理措施不完善,导致微塑料(microplastics,MPs)对环境造成广泛污染。目前,在海洋、河流、饮用水和食物中均已发现MPs存在的证据。随着食物链的传递,人们很容易通过摄食和呼吸等途径从环境中摄取MPs。因此,对MPs的生物安全性研究是非常有必要的。然而,已有的针对哺乳动物的MPs研究主要集中在商业化的聚苯乙烯颗粒,对其他类型的MPs研究较少,尤其是水环境中分布广泛的聚丙烯(Polypropylene,PP)颗粒;另外,对于环境中小于10μm的PP颗粒的生物安全性研究未见报道。由此可见,对聚丙烯微塑料(PP-MPs)的健康效应仍需进一步研究。本研究以雄性C57BL/6N小鼠为实验动物,通过球磨法制备PP颗粒(8μm和70μm)。以尼罗红荧光标记的PP颗粒为实验材料,探讨PP-MPs颗粒亚急性经口暴露后在小鼠体内的蓄积情况;以非荧光PP颗粒为实验材料,探讨PP-MPs颗粒亚急性经口暴露后对机体代谢的影响和对肝脏的毒性机制。两种PP-MPs暴露剂量均为0.1、1.0和10 mg/m L,暴露时间为28天。主要结果如下:(1)荧光PP-MPs暴露后,在胃、肠、肝脏和睾丸中具有显著的积累量,并呈浓度依赖性;还观察到在相同暴露浓度下,PP-MPs粒径越小,积累量越大。提示肝脏和睾丸作为PP-MPs的远端靶器官的可能性。(2)PP-MPs暴露后,小鼠肠道屏障受损,提示PP-MPs通过受损的肠道屏障进入血液,从而到达其他器官。与溶剂对照组相比,所有PP-MPs处理组小鼠结肠闭合蛋白(occludin)和Na-K-2Cl协同转运蛋白1(NKCC1)水平显著下降(p<0.05)且都具有一MLN8237供应商定的浓度依赖性;同时随着PP-MPs浓度的增加,闭锁小带蛋白-1(ZO-1)、封闭蛋白1(claudin-1)、溶质载体家族26成员6(SLC26A6)和囊性纤维化跨膜电导调节因子(CFTR)的水平相比于溶剂对照组也显著下降(p<0.05)。另外,在10 mg/m L的暴露浓度下,8μm PP-MPs处理组的ZO-1、claudin-1、occludin和NKCC1的表达显著低于70μm PP-MPs处理组(p<0.05)。(3)PP-MPs暴露后,小鼠肝功能受损,提示肝脏是PP-MPs毒性作用的远端靶器官之一。与溶剂对照组相比,总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)和谷丙转氨酶(ALT)在所有PP-MPs处理组的表达均无显著变化;然而,浓度为10 mg/m L的PP-MPs(8和70μm)暴露使得小鼠血清谷草转氨酶(AST)和碱性磷酸酶(ALP)水平显著增加(p<0.05),同浓度的PP-MPs(8μm)暴露使得小鼠血清球蛋白(GLB)水平显著降低(p<0.05)。(4)PP-MPs暴露后,小鼠脂质代谢和氨基酸代谢异常。血清非靶向代谢组学结果显示,在POS模式下,筛选出以3-hydroxyanthranilic acid、L-Glutamine、Betaine、2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-f2.Alpha、Leukotriene f4和PC(16:0/16:0)为代表的显著变化代谢物;在NEG模式下,筛选出以L-Pyroglutamic acid、Dihydroxyacetone phosphate、Glycine和Glutamic acid为代表的显著变化代谢物。KEGG通路分析表明,PP-MPs亚急性暴露显著改变了小鼠花生四烯酸代谢和谷胱甘肽代谢过程。(5)PP-MPs暴露后,小鼠肝脏出现病理损伤和超微结构改变,以及氧化应激。PP-MPs暴露后小鼠肝脏出现不同程度的病理变化,包括淤血、炎症细胞浸润和坏死。电镜结果显示,小鼠肝脏出现不同程度的线粒体损伤,主要表现为嵴排列紊乱、溶解断裂和部分肿胀空泡化。另外,与溶剂对照组相比,小鼠肝脏组织的还原型谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)水平显著下降(p<0.05),而氧化型谷胱甘肽(GSSG)和丙二醛(MDA)水平显著升高(p<0.05),且GSSG、MDA、SOD和CAT水平的变化具有浓度依赖性;还观察到在1和10 mg/m L的暴露浓度下,8和70μm PP-MPs处理组间的GSSG、MDA、SOD和CAT水平存在显著差异(p<0.05)。(6)PP-MPs暴露后,小鼠花生四烯酸(AA)代谢显著改变,提示出现脂质过氧化。与溶剂对照组相比,小鼠肝脏AA及其代谢物白三烯B4(LTB4)、前列腺素E2(PGE2)和血栓素A2(TXA2)水平显著增加(p<0.05),且具有浓度依赖性。另外,在1和10 mg/m L的暴露浓度下,8μm PP-MPs处理组的AA、LTB4、TXA2和PGE2水平显著高于70μm PP-MPs处理组(p<0.05)。(7)PP-MPs暴露后,小鼠肝脏发生铁死亡,并呈浓度依赖性。另外,8μm PP-MPs使肝细胞对铁死亡的敏感性更高。与溶剂对照组相比,小鼠肝脏中组织铁、转铁蛋白受体(Tf R)、酰基辅酶A合成酶长链4(ACSL4)、溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(LPCAT3)和磷酸化脂氧合酶5(p-ALOX5)水平显著增加(p<0.05),铁蛋白重链1(FTH1)、铁蛋白轻链(FTL)、溶质载体家族7成员11(SLC7A11)和谷胱甘肽过氧Chronic hepatitis化物酶4(GPX4)水平显著降低(p<0.05),且具有浓度依赖性。另外,在1和10 mg/m L的暴露浓度下,8μm PP-MPs处理组小鼠肝组织ACSL4水平显著高于70μm PP-MPs处理组(p<0.05),而FTH1、SLC7A11和GPX4水平显著低于70μm PP-MPs处理组(p<0.05);在10 mg/m L的暴露浓度下,8μm PP-MPs处理组小鼠肝脏组织铁含量、Tf R、LPCAT3和p-ALOX5水平显著高于70μm PP-MPs处理组(p<0.05),而FTL水平显著低于70μm PP-MPs处理组(p<0.05)。综上所述,PP-MPs亚急性经口暴露后,可通过肠道屏障进入血液循环,并在肝脏沉积;引起机体肝功能损伤和代谢异常,尤其是谷胱甘肽代谢和花生四烯酸代谢;诱导Liproxstatin-1研究购买肝脏病理学损伤和线粒体结构破坏;导致肝脏的氧化应激和脂质过氧化,进一步诱导肝脏发生铁死亡。