肠道菌群通过干扰胎盘烟酰胺代谢介导聚苯乙烯纳米颗粒致胎儿生长受限的机制研究

本研究揭示了孕期暴露于聚苯乙烯纳米颗粒(PS-NPs)通过破坏母体肠道菌群-胎盘轴，导致胎盘烟酰胺(NAM)代谢紊乱、氧化应激和铁死亡，从而引发胎儿生长受限(FGR)的新机制。研究人员通过多组学分析和粪菌移植(FMT)实验证实，补充NAM可有效改善PS-NPs诱导的胎盘损伤，为环境污染物致生殖毒性提供了新型干预靶点。

　　

塑料污染已成为全球性环境问题，每年数百万吨塑料废弃物在环境中降解为微米级(MPs)和纳米级颗粒(NPs)。这些微小颗粒可通过食物链进入人体，尤其对孕妇群体构成潜在威胁。既往研究表明，聚苯乙烯纳米颗粒(PS-NPs)能穿透血胎屏障，但关于其如何干扰胎盘功能并导致胎儿发育异常的机制尚不明确。更关键的是，作为连接母体与胎儿的重要枢纽，胎盘代谢紊乱与多种妊娠并发症密切相关，而肠道菌群在孕期代谢调控中的作用日益受到关注。

南京农业大学动物医学院的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究，首次揭示了PS-NPs通过"肠道菌群-胎盘轴"干扰烟酰胺(NAM)代谢通路，进而导致胎儿生长受限(FGR)的分子机制。研究人员采用孕鼠模型，通过16S rRNA测序、代谢组学和FMT等技术，发现PS-NPs暴露会特异性降低胎盘NAD⁺水平，诱发线粒体功能障碍和铁死亡；同时显著减少肠道乳酸杆菌(Lactobacillus)丰度，破坏微生物短链脂肪酸(SCFA)代谢网络。

关键技术方法

研究通过给孕鼠连续17.5天灌胃不同剂量(1/10/100 mg/kg)PS-NPs建立暴露模型，收集胎盘和肠道组织进行多维度分析：①采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(ATR-IR)表征PS-NPs理化性质；②通过16S rRNA测序解析肠道菌群变化；③利用非靶向代谢组学检测胎盘代谢物差异；④构建FMT模型验证菌群因果作用；⑤补充NAM(200/500 mg/kg)进行干预治疗。

主要研究结果

PS-NPs暴露导致不良妊娠结局

孕鼠暴露后出现胎盘重量减轻(下降23.6%)和胎儿体重降低(高剂量组减少31.4%)，FGR发生率显著升高。子代小鼠至产后6周仍存在多器官发育异常，肝脏/体重比增加而胸腺/体重比降低。

胎盘结构与功能损伤

组织学显示胎盘迷路区面积减少37.5%，血管密度标志物CD34表达下调。紧密连接蛋白ZO1和Occludin表达量分别降低42%和58%，导致胎盘屏障完整性破坏。关键发育基因Eomes和Hand1的mRNA水平下降超50%。

NAM代谢通路紊乱

代谢组学发现96种差异代谢物，其中NAM和NAD⁺浓度下降最显著(分别减少62.3%和45.8%)。NAD⁺合成酶NMNAT1-3蛋白表达均被抑制，导致ATP产量降低41.7%，引发能量危机。

氧化应激与铁死亡激活

胎盘抗氧化酶GSH/GSSH比值下降2.3倍，脂质过氧化产物MDA增加3.1倍。铁死亡关键蛋白ACSL4和TfrC表达上调，而GPX4下降64.5%，证实铁死亡途径被激活。

肠道菌群失调

PS-NPs使厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值降低1.8倍，乳酸杆菌(Lactobacillus)相对丰度减少72.4%。体外实验显示PS-NPs直接抑制四种乳酸杆菌生长。FMT实验证实菌群紊乱可独立诱发胎盘损伤。

NAM干预效果

补充500 mg/kg NAM使胎盘NAD⁺水平恢复至对照组83.6%，胎儿体重增加28.4%。同时显著缓解氧化应激，使GPX4蛋白表达回升至正常水平。

研究意义

该研究首次阐明环境污染物通过"肠道菌群-胎盘-代谢"轴影响胎儿发育的完整机制：①发现PS-NPs通过抑制NAM代谢诱发胎盘铁死亡的新途径；②确立乳酸杆菌作为PS-NPs毒性敏感生物标志物；③证明NAM补充可作为防治塑料污染生殖毒性的潜在策略。研究为环境医学与生殖健康的交叉研究提供了新范式，对制定孕期污染物暴露防护指南具有重要参考价值。