近日，我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)科暨煤炭環(huán)境致病與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室解軍教授團(tuán)隊(duì)在中國(guó)科學(xué)院1區(qū)top期刊《Journal of Hazardous Materials》（影響因子12.2）發(fā)表高水平論文。該論文題為“Microplastics induce human kidney development retardation through ATP-mediated glucose metabolism rewiring”，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生化教研室青年教師周冰蕊為論文第一作者，解軍教授擔(dān)任通訊作者。

微塑料污染逐漸演變成一個(gè)全球性的環(huán)境難題，給人類健康帶來(lái)了潛在威脅。大量研究表明，微塑料可能會(huì)對(duì)人體多個(gè)器官造成損害，涵蓋大腦、肝臟、腸道、卵巢以及腎臟等重要部位。盡管越來(lái)越多的證據(jù)顯示，成年人接觸微塑料存在健康風(fēng)險(xiǎn)，但微塑料對(duì)人類器官發(fā)育的潛在影響，在很大程度上仍是未知領(lǐng)域。腎臟作為人體負(fù)責(zé)凈化血液、排泄廢物并維持體內(nèi)平衡的關(guān)鍵器官，極易受到環(huán)境污染物的侵害。

腎祖細(xì)胞（NPC）階段是早期腎臟發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期。孕期如果接觸毒素，很可能導(dǎo)致腎臟先天性異常和腎功能障礙。已有研究表明，微塑料暴露會(huì)對(duì)成年動(dòng)物的腎臟和腎細(xì)胞系產(chǎn)生腎毒性。然而，孕期微塑料暴露對(duì)腎臟發(fā)生過(guò)程的影響，至今尚無(wú)定論。雖然腎細(xì)胞系和小鼠模型常被用于微塑料毒理學(xué)研究，但這些模型無(wú)法精準(zhǔn)展現(xiàn)人類腎臟的完整發(fā)育過(guò)程。因此，來(lái)源于人類多能干細(xì)胞的腎臟類器官，成為研究腎臟發(fā)育和評(píng)估發(fā)育毒理學(xué)的理想模型。

微塑料通過(guò)代謝重編程導(dǎo)致人腎臟發(fā)育受阻

本研究首次揭示了微塑料暴露導(dǎo)致的人類腎臟發(fā)育紊亂與代謝重編程之間的緊密聯(lián)系。研究結(jié)果顯示，微塑料會(huì)附著在腎小管上皮細(xì)胞（NPC）的膜上，進(jìn)而引發(fā)氧化性DNA損傷。在微塑料暴露的情況下，腎臟器官樣結(jié)構(gòu)明顯變小，近端和遠(yuǎn)端腎小管數(shù)量減少。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)和中心碳代謝分析發(fā)現(xiàn)，NPC中的基因表達(dá)出現(xiàn)顯著變化，葡萄糖代謝也陷入紊亂狀態(tài)。具體表現(xiàn)為，糖酵解過(guò)程受到抑制，而三羧酸循環(huán)（TCA）活性增強(qiáng)，這意味著在NPC階段，人體對(duì)微塑料暴露產(chǎn)生了代謝重編程反應(yīng)。糖酵解的減弱，致使經(jīng)過(guò)微塑料處理的器官樣結(jié)構(gòu)變小，腎小管排列也出現(xiàn)異常。此外，本研究還深入闡明了微塑料引發(fā)腎臟毒性的內(nèi)在機(jī)制，為潛在的人類風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了寶貴依據(jù)。研究中鑒定出的基因和代謝物，有望成為微塑料引起腎臟毒性的早期生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

（圖文/周冰蕊）