探明微塑料与液晶单体等新污染物微生物毒性效应

近日，广东省科学院测试分析研究所（中国广州分析测试中心）研究团队与合作者在国家自然科学基金等项目的资助下，探明了微塑料与液晶单体等新污染物的微生物毒性效应。相关成果分别发表于《环境科学-纳米》（Environmental Science：Nano）和《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

新污染物是指一类排放到环境中，具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征，对生态环境或人体健康存在较大风险，但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质。研究团队围绕新污染物的潜在环境风险展开了一系列研究。

聚苯乙烯微纳塑料对大肠埃希氏菌O157:H7细菌学特性的介导作用。研究团队供图

研究团队研究了聚苯乙烯微塑料暴露对水生环境大肠埃希氏菌O157:H7繁殖、代谢及其抗生素耐药性基因表达的影响。将一种常见的水源性致病菌（即大肠埃希氏菌O157:H7）分别暴露于不同粒径聚苯乙烯微纳塑料的培养体系中进行研究。

结果表明，水生环境中环境浓度聚苯乙烯微纳塑料的暴露会促进大肠埃希氏菌O157:H7的繁殖，并刺激致病菌发生代谢适应性变化，通过增强胞内三羧酸循环和激活胞外谷胱甘肽的合成来应对聚苯乙烯微纳塑料胁迫诱导产生的氧化应激。

此外，研究发现较小尺寸的聚苯乙烯纳米塑料会通过介导AcrAB-TolC外排泵的表达诱导大肠埃希氏菌O157:H7产生更强的抗生素耐药性，强调了聚苯乙烯微塑料的共存会提高水生环境大肠埃希氏菌O157:H7污染的潜在风险。

LCMs暴露使细菌产生过量的活性氧和自由基，引起脂质过氧化并导致膜损伤，进而影响细胞膜的正常氧化代谢功能的相关机制示意图。研究团队供图

另一项研究中，研究团队与中山大学相关团队合作，研究环境相关水平LCMs（液晶单体）暴露对表皮葡萄球菌和大肠杆菌生长、代谢、酶活力及mRNA表达等过程的影响。结果表明，LCMs对表皮葡萄球菌的生长抑制率高于大肠杆菌，代谢组学分析结果显示两种细菌的脂肪酸代谢失调相关产物占差异物质总数的50%以上，而与氧化应激相关的酶活性和mRNA相对表达水平证实LCMs暴露导致细菌产生氧化应激反应和脂质过氧化。研究结果揭示了LCMs暴露使细菌产生过量的活性氧和自由基，引起脂质过氧化并导致膜损伤，进而影响细胞膜的正常氧化代谢功能的毒性机制。

该研究填补了LCMs对细菌毒性数据的空白，并为环境LCMs诱导人类共生菌的代谢异常及相关机制提供了新的重要见解。

上述两项研究均采用研究团队自主研发的广谱性固相微萃取探针，并结合气相色谱－高分辨质谱联用仪对细菌的代谢状态进行了精准跟踪和分析。

相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D2EN00982J

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