2025年6月25日，中国农业科学院麻类研究所侯春生研究员（通讯作者）团队在权威期刊《美国化学会纳米杂志》ACS Nano（IF5y=16.0）上在线发表了题为“Jute Nanocrystalline Cellulose Relieves Polystyrene Nanoplastic-Induced Acute Injuries by Modulating Gut Microbiota Gilliamella apicola”的研究论文。该研究揭示黄麻纳米纤维素通过“菌群-代谢网络”缓解环境污染物毒性的独特机制，更为植物源纳米纤维素作为环境污染物消减的天然材料提供了理论基础。

  结肠炎是一种难治性慢性非特异性肠道炎症疾病，肠道微生物能调节和稳定肠道内环境，修复肠黏膜，对肠炎症状有显著的缓解和维持治疗效果的作用。然而，微塑料可能通过食物链进入人体，并在肠道蓄积，影响肠道微生态平衡，甚至诱发或加重结肠炎等肠道炎症性疾病，进而引发系统性健康危机。作为自然界关键的传粉者，蜜蜂的肠道菌群系统具有显著的生态特异性，其核心菌群组成与功能稳定性直接关系到宿主的代谢健康，是良好的代谢模型。研究发现，聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）暴露会导致蜜蜂肠道菌群α多样性显著降低，尤其是具有代谢调节功能的Gilliamella apicola菌丰度急剧下降，引发"菌群-肠-代谢轴"紊乱。这种微生态失衡进一步导致甘油磷脂代谢通路受阻，促使氧化应激和细胞凋亡信号通路异常。

图1. JNCC缓解纳米塑料对蜜蜂的急性损伤。(A) 实验设计示意图；(B) JNCC对纳米塑料处理后10天内蜜蜂摄食量的影响；(C) JNCC对纳米塑料处理后10天内蜜蜂存活率的影响；(D) 第7天纳米塑料处理后，JNCC对蜜蜂后肠组织病理的影响（红框示损伤的上皮细胞。L：肠腔；PM：围食膜；MV：微绒毛；EL：上皮层；CM：环肌）；(E) 第7天纳米塑料处理后蜜蜂气管横切面的TEM图像（红箭头示脱落的上皮细胞）；(F-H) 第7天纳米塑料处理后，JNCC对蜜蜂肠道解毒酶(GST、P450)及气管解毒酶(GST、P450)活性的影响。

  研究团队创新性地利用植物源黄麻纳米纤维素（JNCC）显著的调节了肠道微生态。在纳米塑料暴露模型中，JNCC处理组蜜蜂肠道菌群呈现出三大特征性改变：（1）G. apicola相对丰度恢复至正常水平；（2）菌群基因功能中短链脂肪酸合成通路显著富集；（3）菌群-宿主共代谢网络重建。通过宏基因组-代谢组联合分析发现，JNCC诱导的菌群改变直接关联到32种肠道代谢物的含量变化，其中磷脂代谢相关的7种代谢物与蜜蜂存活率呈显著正相关。

图2. 纳米塑料暴露与JNCC处理下的微生物群-代谢物互作关系。(A) 基于Pearson相关性分析的肠道菌群。(B) 差异代谢物间的相关性分析，颜色深度代表Pearson相关系数。(C) 基于KEGG的差异代谢物-通路调控网络。

  这种基于肠道菌群调控的天然大分子解毒机制具有多维度保护效应：在微生态层面，JNCC重塑的菌群结构增强了肠道屏障功能；在代谢层面，恢复的甘油磷脂代谢有效缓解了纳米塑料诱导的脂质过氧化；在组织层面，气管和肠道上皮细胞的凋亡/自噬现象显著减轻。该研究首次揭示了黄麻纳米纤维素（JNCC）通过精准调控蜜蜂肠道核心益生菌群，重建微塑料损伤的肠道微生态平衡，为基于"菌群-宿主"互作的解毒策略提供了创新范例。该研究创新地建立了"植物纳米材料-肠道菌群-代谢网络-宿主保护"的完整功能链条，为环境污染物健康风险的微生态干预提供了全新思路。其科学价值不仅在于发现了一种天然解毒剂，更揭示了植物源天然材料通过"菌群-代谢轴"发挥健康效益的普适性机制。随着人类对"人类-环境-微生物组"三位一体关系认识的深入，这种基于肠道微生态调控的环境健康干预策略，或将在更广泛的生态保护和公共卫生领域展现应用潜力。该研究获得国家自然科学基金、湖南省科技创新计划项目、湖南省自然科学基金、中国农业科学院农业科技创新计划和中国农业科学院青年创新专项计划项目的支持。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c04210

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