探明微塑料與液晶單體等新污染物微生物毒性效應

近日，廣東省科學院測試分析研究所（中國廣州分析測試中心）研究團隊與合作者在國家自然科學基金等項目的資助下，探明了微塑料與液晶單體等新污染物的微生物毒性效應。相關成果分別發表于《環境科學-納米》（Environmental Science：Nano）和《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）。

新污染物是指一類排放到環境中，具有生物毒性、環境持久性、生物累積性等特征，對生態環境或人體健康存在較大風險，但尚未納入管理或現有管理措施不足的有毒有害化學物質。研究團隊圍繞新污染物的潛在環境風險展開了一系列研究。

聚苯乙烯微納塑料對大腸埃希氏菌O157:H7細菌學特性的介導作用。研究團隊供圖

研究團隊研究了聚苯乙烯微塑料暴露對水生環境大腸埃希氏菌O157:H7繁殖、代謝及其抗生素耐藥性基因表達的影響。將一種常見的水源性致病菌（即大腸埃希氏菌O157:H7）分別暴露于不同粒徑聚苯乙烯微納塑料的培養體系中進行研究。

結果表明，水生環境中環境濃度聚苯乙烯微納塑料的暴露會促進大腸埃希氏菌O157:H7的繁殖，并刺激致病菌發生代謝適應性變化，通過增強胞內三羧酸循環和激活胞外谷胱甘肽的合成來應對聚苯乙烯微納塑料脅迫誘導產生的氧化應激。

此外，研究發現較小尺寸的聚苯乙烯納米塑料會通過介導AcrAB-TolC外排泵的表達誘導大腸埃希氏菌O157:H7產生更強的抗生素耐藥性，強調了聚苯乙烯微塑料的共存會提高水生環境大腸埃希氏菌O157:H7污染的潛在風險。

LCMs暴露使細菌產生過量的活性氧和自由基，引起脂質過氧化并導致膜損傷，進而影響細胞膜的正常氧化代謝功能的相關機制示意圖。研究團隊供圖

另一項研究中，研究團隊與中山大學相關團隊合作，研究環境相關水平LCMs（液晶單體）暴露對表皮葡萄球菌和大腸桿菌生長、代謝、酶活力及mRNA表達等過程的影響。結果表明，LCMs對表皮葡萄球菌的生長抑制率高于大腸桿菌，代謝組學分析結果顯示兩種細菌的脂肪酸代謝失調相關產物占差異物質總數的50%以上，而與氧化應激相關的酶活性和mRNA相對表達水平證實LCMs暴露導致細菌產生氧化應激反應和脂質過氧化。研究結果揭示了LCMs暴露使細菌產生過量的活性氧和自由基，引起脂質過氧化并導致膜損傷，進而影響細胞膜的正常氧化代謝功能的毒性機制。

該研究填補了LCMs對細菌毒性數據的空白，并為環境LCMs誘導人類共生菌的代謝異常及相關機制提供了新的重要見解。

上述兩項研究均采用研究團隊自主研發的廣譜性固相微萃取探針，并結合氣相色譜－高分辨質譜聯用儀對細菌的代謝狀態進行了精準跟蹤和分析。

相關論文信息：https://doi.org/10.1039/D2EN00982J

https://doi.org/10.1021/acs.est.3c08281