2022-11-16 05:42:19, 欧易生物 上海欧易生物医学科技有限公司
前言
微塑料(MPs)是指直径≤5 mm的塑料颗粒。有研究表明人类不断摄入和吸入的MPs会在肠道中积累,还可以破坏肠道上皮屏障,甚至改变肠道微生物群的丰度和多样性,可能对健康造成重大风险。然而目前对MPs的研究还主要集中在海洋生物上,MPs对哺乳动物甚至人类的毒性影响研究甚少,且没有研究探讨MPs与人类微生物区系之间的关系,特别是MPs对孕妇和婴儿微生物区系的影响。
2022年10月21日,复旦大学公共卫生学院董瑞华课题组在 Environmental Science & Technology(IF=11.357)上分别发表了题为“The Association Between Microplastics and Microbiota in Placentas and Meconium: The First Evidence in Humans ”,在母婴微塑料暴露研究领域取得重要进展,研究在胎盘和胎粪样品中分别鉴定出了不同种类的MPs,其中均以PA和PU为主。同时发现暴露于几种MPs与胎盘和胎粪中的微生物群有关。
基本信息
研究结果
1、胎盘和胎粪中的微塑料
此前研究计算统计了胎盘和胎粪中直径在20~500 μm的MPs颗粒的类型及比例(Table. 1、Fig. 2),从颗粒类型来看,所有样本均检测到了16种MPs,胎盘中检测到的MPs中位浓度(P50)为18.0个颗粒/g,胎粪中MPs中位浓度为54.1个颗粒/g,其中 PA 和 PU 均占MPs颗粒总量的78%以上(Fig. 2)。另外,从颗粒直径来看,20~50 μm的颗粒占比最高,达到了76.46%以上(Fig. 3)。
2、胎盘和胎粪中微生物的群落组成
为了探究胎盘和胎粪中的微生物水平的变化,进行16S测序分析。胎盘、胎粪从门和属两个分类水平上进行群落组成分析结果显示,在门水平上,胎盘和胎粪主要的3个菌门都是变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门(Fig. 4A、5A)。属水平上,胎盘的优势菌属为Ralstonia、Muribaculaceae 、Prevotella 、Sphingomonas等;胎粪的优势菌属为Escherichia−Shigella、 Muribaculaceae、Lactobacillus、Enterococcus等(Fig. 4B、5B)。
3、两组间肠道微生物群多样性指数和肠道微生物群组成的差异
Alpha多样性结果显示,胎粪样本的Chao1和shannon指数均高于胎盘组,但不具有统计学差异(Fig. 6)。作者采用加权UniFrac和非加权UniFrac PCoA来评估胎盘和胎粪两组的样本生物学重复和组间差异(Fig. 7),结合Anosim(加权p=0.0001,非加权p=0.0002)结果表明,胎盘、胎粪两组间具有显著差异性。同时发现两组间86个显著差异菌属。
4、微塑料浓度与α-多样性指数的相关性
为了探究MPs浓度与α多样性指数间是否具有相关性,计算两者之间的相关系数,结果发现只有胎粪中检测到的 PS 与shannon指数成显著负相关(Table. 2)。
5、胎盘微塑料与胎盘微生物菌属的相关性
为了探究MPs与微生物菌属之间的关系,对二者进行相关性分析。结果发现,胎盘中检测到总的MPs与Prophyromonas显著正相关,其中PA与Prophyromonas显著正相关,与Prevotellaceae_UCG−001显著负相关。PE与Prevotellaceae_NK3B31_group、Ruminococcus、Sediminibacterium、Prevotellaceae_UCG−001、Neisseria和Bacteroides显著负相关。PET与Prevotellaceae_UCG−001显著正相关。PVC与Escherichia−Shigella呈负相关,与Clade_Ia呈正相关。PTFE与Escherichia−Shigella的正相关性显著。EVA与Parabacteroides呈负相关。CPE与Muribaculaceae和Helicobacter之间呈负相关(Fig. 8)。
6、胎粪中微塑料与胎粪微生物群丰度的相关性关系
胎粪中检测到的总MPs与Streptococcus、Clostridia_UCG-014、Treponema和 Prevotellaceae_NK3B31_group呈正相关;其中PA与Escherichia−Shigella、Bacteroides,、Clostridia_UCG-014和Treponema呈正相关;PU与Streptococcus、Treponema和 Prevotellaceae_NK3B31_group呈正相关,总MPs、PA、PU三者均与Pelomonas呈负相关。PS与[Eubacterium]_coprostanoligenes_group和Treponema呈负相关,与Porphyromonas 和 Haemophilus呈正相关。EVA与Parabacteroides呈负相关(Fig. 9)。
研究结论
本研究在胎盘和胎粪样本中均检测到了16种MPs,其中聚酰胺(PA)和聚氨酯(PU)为主要类型,20−50μm颗粒直径占比达76.46%。采用16S rRNA微生物多样性测序对胎盘胎粪中的微生物进行检测分析,发现二者之间物种组成不同且具有一定组间差异。同时探讨MPs暴露与胎盘和胎粪中的微生物菌群间的潜在关联,发现一些菌属与总MPs和PA、PU均具有强相关性。综上所述,研究发现MPs在胎盘和胎粪样本中普遍存在,表明孕妇和婴儿普遍广泛的MPs暴露,在母-婴MPs暴露领域取得重要进展,为后续研究提供数据支撑和研究思路。
复旦大学公卫学院董瑞华副研究员为文章通讯作者及第一作者,并在致谢中特别感谢上海欧易生物郑云娜、宋君为本文提供的生物信息学的分析服务。
原文链接:
https://doi.org/10.1021/acs.est.2c04706
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END
排版人:小久
原创声明:本文由欧易生物(OEBIOTECH)学术团队报道,本文著作权归文章作者所有。欢迎个人转发及分享,未经作者的允许禁止转载。
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