陈春英院士团队发现，微塑料会参与碳循环的过程，干扰代谢和肠道健康

题图 | Pixabay

撰文 | 王聪

微塑料，被定义为粒径小于5毫米的微小塑料碎片，来自于各种塑料制品的分解，如瓶装水、塑料袋、外卖盒等。微塑料在环境中广泛分布，包括土壤、水和大气中，从而进入食物链，最终进入人体，对我们的健康产生负面影响。

为了减轻塑料污染，人们引入了生物可降解塑料作为传统石油基塑料的环保替代品。聚乳酸（PLA）是全球生产和消费最多的生物可降解塑料，广泛用于食品包装、一次性餐具的制造和作为生物医学递药的载体。

尽管 PLA 被认为是“生态友好”型塑料，但是在人类和小鼠模型研究中发现，PLA 的摄入会引发炎症，同时，PLA 会比传统石油基塑料产生更多的微塑料，这意味着其可能具有更大的潜在隐患。

2025年5月5日，国家纳米科学中心陈春英院士团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为：Incorporation of polylactic acid microplastics into the carbon cycle as carbon source to remodel the endogenous metabolism of the gut 的研究论文。

研究表明，聚乳酸微塑料（PLA-MP）可作为碳源进入体内碳循环，从而化身肠道内的“微塑料刺客”，进而干扰代谢、损伤肠道。

通过空间功能分析，发现结肠微生物是 PLA-MP 降解的核心功能单元，其分泌的特异性酯酶 FrsA 通过 α/β 水解结构域精准识别并切割 PLA 酯键，实现对 PLA-MP 的高效降解。

通过多组学分析，进一步发现了微生物组成和 FrsA 蛋白表达之间的相关性，结合菌群-蛋白互作网络与单菌功能验证，证实鼷鼠螺杆菌（Helicobacter muridarum）与居肠巴恩斯氏菌（Barnesiella viscericola）主导了 PLA-MP 的肠道降解进程，为靶向调控塑料生物转化提供关键靶点。

图：论文截图

核心发现：可降解塑料在肠道内的“变形记”

1、肠道微生物的“剪刀手”：聚乳酸微塑料（PLA-MP）被拆解成危险分子；

降解工厂：PLA-MP 进入肠道后，会被结肠中的“微生物工厂”盯上，主导降解的是两种肠道细菌——鼷鼠螺杆菌（Helicobacter muridarum）和居肠巴恩斯氏菌（Barnesiella viscericola），它们分泌一把名为酯酶 FrsA 的分子剪刀，将塑料大分子剪碎成乳酸小分子。

暗藏危机：降解后的乳酸进入肠道微生物的“代谢流水线”，转化为尿酸和 D-乳酸等有害副产品。前者可能引发痛风，后者则会阻碍尿酸排泄，导致血液中尿酸堆积！

2、碳循环“劫持”：塑料竟成肠道细胞的“燃料”

偷梁换柱：通过 ¹³C 同位素追踪技术，研究团队发现，PLA 微塑料的碳原子被肠道细胞“薅走”，成为合成氨基酸和遗传物质的原料。看似“变废为宝”，实则隐患重重！

能量断供：微塑料的“鸠占鹊巢”导致肠道细胞正常能量源——短链脂肪酸（例如乙酸、丁酸）大幅减少，削弱肠道屏障功能，引发“漏肠”风险。

3、代谢紊乱“连锁反应”：食欲下降、体重减轻

小鼠实验显示，长期摄入 PLA 微塑料会导致食欲减退、体重下降，肠道菌群结构紊乱（有益菌减少，致病菌增加）。值得注意的是，即使停止接触微塑料 21 天，代谢异常仍难以恢复。

图：论文截图

为什么“可降解”≠安全？

自然降解≠人体降解：PLA 在工业堆肥中需高温高湿（60℃、湿度50-70%）才能分解，而人体肠道温度仅 37℃，这一温度下对 PLA 的降解效率很低，导致 PLA 微塑料滞留时间长。

微生物的“塑料胃口”：长期摄入可能让肠道菌群“认贼作父”，把塑料当主食，破坏原本的膳食纤维代谢平衡。

这项研究给我们的警示：

1、警惕“伪环保”陷阱：可降解塑料并非完全无害，微塑料污染问题同样严峻！

2、日常防护建议：减少一次性塑料制品使用，尤其避免高温食物接触 PLA 包装（高温会加速微塑料释放）；多吃富含膳食纤维的食物（例如燕麦、蔬菜），维持肠道菌群健康，对抗塑料干扰。

3、呼吁政策升级：需重新评估可降解塑料的安全性标准，推动真正无害材料的研发。

总的来说，这项研究首次阐明了聚乳酸微塑料在肠道内的完整碳循环过程，揭示其对宿主代谢的潜在负面影响，为评估可降解塑料的安全性提供科学依据。这项研究也是一记警钟，提醒我们：环保不能止步于“可降解”标签，真正的绿色未来需要更智慧的科技与更审慎的选择。下次拿起“环保塑料”制品时，或许该多想一想：它真的“安全”吗？

参考文献：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2417104122