科学网—ENCECO|南京师范大学团队与杭州师范大学团队合作研究：纳米塑料和有机磷阻燃剂联合暴露对秉志肥螈肠

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2026-6-25 14:56

| 系统分类: 科研笔记

【研究背景导读】

全球范围内，微纳米塑料污染日益加剧，已构成严峻的生态环境风险。塑料制品在生产中常添加有机磷阻燃剂等添加剂以提升性能，而在磨损、老化等物理作用下，这类化学物质极易进入环境，对生物产生潜在毒性危害。纳米塑料因粒径小、比表面积大，在水环境中极易作为载体吸附并携带有机磷阻燃剂，进而产生更为复杂的毒性效应。两栖动物具有独特的水陆两栖生活史，在生长发育阶段对环境污染物更为敏感，面临更高的纳米塑料与有机磷阻燃剂复合暴露风险。尽管纳米塑料与有机磷阻燃剂共存带来的生态风险已不容忽视，但当前相关研究多聚焦于单一污染物的毒性效应，针对二者复合暴露对有尾两栖类的影响仍缺乏系统性探究。

【文章内容概要】

近日，南京师范大学李宏教授团队与杭州师范大学林隆慧教授团队在 Environmental Chemistry and Ecotoxicology 期刊上发表了题为“Effects of polystyrene nanoplastics and triphenyl phosphate on salamander: Insights from the gut-liver axis”的研究论文。该研究采用单一暴露与联合暴露的实验设计，设置对照组（Control）：仅使用脱氯自来水；溶剂对照组（SolvControl）：0.01%二甲基亚砜，为磷酸三苯酯（TPhP）的溶剂；低剂量TPhP组（LowTPhP）：10 μg/L TPhP；高剂量TPhP组（HighTPhP）：100 μg/L TPhP；纳米塑料组（PS‑NPs）：2 mg/L绿色荧光聚苯乙烯纳米塑料（PS‑NPs, 粒径100 nm）；低剂量联合暴露组（LowCo）：2 mg/L PS‑NPs+10 μg/L TPhP；高剂量联合暴露组（HighCo）：2 mg/L PS‑NPs+100 μg/L TPhP共7个组别。通过测定氧化应激水平、肠道菌群结构与多样性、代谢组学及多组学联合分析等，揭示聚苯乙烯纳米塑料与有机磷阻燃剂磷酸三苯酯的单独及联合毒性机制，为阐明两栖动物应对复合污染物的生理生态适应策略提供更多实验证据。

PCoA分析结果显示，与对照组和溶剂对照组相比，各处理组的肠道菌群结构均发生了明显改变。Anosim分析证实，组间差异大于组内差异（R = 0.4839，P = 0.001；图1a）。HighTPhP组（61.57%）和LowCo组（64.57%）梭杆菌门（Fusobacteriota）的相对丰度显著高于HighCo组（12.51%）和SolvControl组（5.82%）（P<0.05；图1b）。LowTPhP组（35.81%）、HighTPhP组（61.56%）和LowCo组（64.55%）鲸杆菌属（Cetobacterium）的相对丰度显著高于SolvControl组（0.04%）。而HighCo组（9.00%）鲸杆菌属的相对丰度显著低于HighTPhP组（61.56%）和LowCo组（64.55%）（P<0.05；图1c）。在所有组别中，LowCo组的肠道菌群网络复杂程度最高（图1d）。脱硫弧菌属（Desulfovibrio）等菌群在PS-NPs组显著富集（P<0.05；图1e）。

图1. PS‑NPs和TPhP暴露后秉志肥螈肠道菌群的组成与结构分析。（a）主坐标分析（PCoA）；（b）门水平肠道菌群组成；（c）属水平肠道菌群组成；（d）低浓度共同暴露组在属水平上的斯皮尔曼相关性分析。菌群间红色连线表示显著正相关，绿色连线表示显著负相关，连线粗细代表相关程度（|r|≥0.6，P<0.05）（e）LEfSe分析（LDA>4）

非靶向代谢组学分析显示，PS-NPs组、LowTPhP组、HighTPhP组的显著差异代谢物均富集于嘌呤代谢（Purine metabolism）、催产素信号通路（Oxytocin signaling pathway）、血小板活化（Platelet activation）、氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation）、溶酶体（Lysosome）、FoxO信号通路（FoxO signaling pathway）、AMPK信号通路（AMPK signaling pathway）（图2b；图3c-d）。

图2. PS‑NPs暴露后秉志肥螈体内差异代谢物及通路分析。（a）差异代谢物火山图；（b）显著差异代谢物的KEGG通路富集图；（c）代谢物-通路互作网络图

图3. TPhP暴露后秉志肥螈体内差异代谢物及通路分析。（a）LowTPhP组差异代谢物火山图；（b）HighTPhP组差异代谢物火山图；（c）LowTPhP组显著差异代谢物的KEGG通路富集图；（d）HighTPhP组显著差异代谢物的KEGG通路富集图；（e）LowTPhP组代谢物-通路互作网络图；（f）HighTPhP组代谢物-通路互作网络图

LowCo组和HighCo组中的显著差异代谢物均富集于胆汁分泌（Bile secretion）通路（图4c-d）。

图4. PS-NPs和TPhP共同暴露后秉志肥螈体内差异代谢物及通路分析。（a）LowCo组差异代谢物火山图；（b）HighCo组差异代谢物火山图；（c）LowCo组显著差异代谢物的KEGG通路富集图；（d）HighCo组显著差异代谢物的KEGG通路富集图；（e）LowCo组代谢物-通路互作网络图；（e）HighCo组代谢物-通路互作网络图

用MetOrigin对微生物组和代谢组进行关联分析，发现粪杆菌属（Faecalitalea）、嗜冷杆菌属（Psychrobacter）、梭菌属（Clostridium）及棒杆菌属（Corynebacterium）在氧化应激响应中发挥重要的调控作用，而鲸杆菌属（Cetobacterium）和梭菌属则介导了脂质代谢失调。

综上，本研究探究了PS‑NPs与TPhP对秉志肥螈的单独及联合毒性效应。研究结果表明：PS‑NPs暴露可显著提高脱硫弧菌属的丰度，进而诱导肠道炎症；TPhP暴露会导致肠道菌群多样性呈剂量依赖性降低，破坏肠道屏障；PS‑NPs与低浓度TPhP联合暴露可使肠道菌群网络复杂化；不论是PS‑NPs还是TPhP暴露均通过嘌呤代谢、氧化磷酸化、血小板活化、催产素信号通路及FoxO信号通路诱导秉志肥螈产生氧化应激与炎症反应，溶酶体通路和AMPK信号通路的激活则引起了解毒反应；PS-NPs和TPhP共同暴露会通过胆汁分泌通路干扰脂质代谢，且这两种污染物之间存在拮抗作用；粪杆菌属、嗜冷杆菌属、梭菌属、棒杆菌属在氧化应激过程中发挥重要的调控作用，而鲸杆菌属与梭菌属则介导了脂质代谢紊乱。

【原文链接】

He XN, Xu JH, Chen L, Cao ZH, Guo TH, Guan M, Wu YH, Li P, Ward-Fear G, Lin LH*, Li H*. Effects of polystyrene nanoplastics and triphenyl phosphate on salamander: Insights from the gut-liver axis. Environmental Chemistry and Ecotoxicology , 2026, in press, doi: 10.1016/j.enceco.2026.05.018.

【作者介绍】

通讯作者：李宏 教授

南京师范大学生命科学学院

李宏，浙江湖州人，南京师范大学生命科学学院生态学专业教授、博士生导师。中国动物学会理事、中国动物学会动物生理生态学分会副主任委员、中国动物学会两栖爬行学分会理事、江苏省生态学会理事、南京师范大学“青蓝工程”优秀青年骨干教师，曾任中国动物学会动物生理生态学分会秘书长、全国动物生理生态专家组秘书和第八届世界两栖爬行动物学大会（The 8th World Congress of Herpetology）秘书。主要从事爬行动物进化生理生态学和行为生态学等方面的研究，已在Proceedings of the Royal Society B, Integrative Zoology, American Naturalist, Oecologia, Animal Behaviour, Aquaculture, Environmental Chemistry and Ecotoxicology和Environmental Pollution等SCI源期刊发表论文60余篇，博士论文获2011年度江苏省优秀博士学位论文奖，获全国动物生理生态学优秀青年学者奖，主持包括国家自然科学基金，教育部高校博士点基金，江苏省自然科学基金和江苏省水产三新工程项目等在内的多项科研项目。

通讯作者：林隆慧

杭州师范大学生命与环境科学学院

林隆慧，浙江江山人，杭州师范大学生命与环境科学学院教授、博士生导师、学术委员会委员，中国动物学会两栖爬行学分会常务委员，全国龟鳖科技专家委员会委员。曾任浙江省动物学会青年委员会主任。研究领域涉及濒危两栖爬行类遗传多样性与物种保护、繁殖资源优化分配和繁殖对策等。研究团队在有尾两栖动物人工繁育领域取得重要突破，率先成功繁育出国家一级保护动物安吉小鲵子二代个体，实现了涵盖产卵、受精、孵化、生长直至再繁殖的全生活史闭环。在《Ecography》、《Molecular Phylogenetics and Evolution》、《Current Zoology》、《Integrative Zoology》和《Developmental Biology》等20多种SCI期刊发表论文60余篇，出版专著一部。主持国家自然科学基金3项、省部级基金3项。

第一作者：何鑫妮 硕士研究生

南京师范大学

何鑫妮，南京师范大学生态学专业硕士研究生，主要从事动物生理生态学和环境毒理学方面的研究。目前已以第一及共同第一作者身份在Environmental Chemistry and Ecotoxicology、Environmental Pollution、Integrative Zoology、Current Zoology、Ecotoxicology and Environmental Safety期刊发表学术论文5篇。

【期刊介绍】

Environmental Chemistry and Ecotoxicology (缩写ENCECO) 主要聚焦化学品在全球环境中的传输规律及其在生态系统中的毒性机制，生物体中的生物利用度和生物蓄积性，食物链中的生物放大，以及生态系统分析中的新技术和新方法、跨学科生态毒理学信息的处理方法等。期刊主要研究方向包括：环境化学、生态毒理学、环境修复、风险评估等。

期刊已被ESCI、Scopus、Ei Compendex、BIOSIS Previews、Biological Abstracts、CAS、DOAJ、GEOBASE等数据库收录。《2025年中国科学院文献情报中心期刊分区表》正式发布， Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列大类：环境科学与生态学1区，Top期刊；小类：ENVIRONMENTAL SCIENCES 环境科学1区；TOXICOLOGY 毒理学1区。中国科学技术协会正式发布《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》（2025版）， Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列TOP期刊。IF 2025 12.3，连续三年稳居JCR Environmental Sciences领域Top 10%，Toxicology Top 5 。

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