核心要点
- 在受孕前暴露于微塑料的雄性小鼠，其雌性后代在高脂饮食下出现胰岛素抵抗，而雄性后代基本不受影响
- 微塑料暴露改变了精子中超过4000个小RNA分子，这些分子可影响发育中胚胎的基因表达
- 暴露于微塑料的父亲的雌性后代肝脏中炎症蛋白升高，与胰岛素抵抗相关，尽管体重正常
- 研究结果表明，微塑料暴露可能具有跨代健康后果，但人类是否出现类似效应需进一步研究
在受孕前暴露于微塑料的父亲，可能为女儿日后代谢问题埋下隐患。一项新小鼠研究表明，当雄性小鼠在繁殖前摄入塑料颗粒后，其雌性后代在高脂饮食下发展出胰岛素抵抗，而雄性后代则基本不受影响。
加利福尼亚大学河滨分校的研究发现了一种不寻常的模式。暴露于微塑料的父亲的雌性后代，尽管维持正常体重和脂肪量，但胰岛素耐受性显著受损。而她们的兄弟脂肪沉积减少，但胰岛素功能正常。
雄性小鼠在与未暴露雌性交配前，每天摄入微塑料四周。剂量匹配人类通过日常接触受污染食物和水可能遇到的量。父亲自身未显示健康变化。
女儿发展出胰岛素抵抗
断奶后喂食西式高脂饮食，暴露父亲的雌性后代在胰岛素耐受测试中失败。与对照组相比，胰岛素注射后血糖水平下降更慢，表明身体难以对激素作出适当反应。这种称为胰岛素抵抗的状况，增加2型糖尿病和心血管疾病风险。
肝脏组织检查揭示了原因。暴露于微塑料的父亲的雌性后代，炎症蛋白水平升高。一种称为IKKβ的蛋白作为炎症反应的中央协调器，先前研究已将其直接与肥胖相关胰岛素抵抗联系起来。这些变化未在雄性后代中出现。
精子RNA传递环境信号
发表在《内分泌学会杂志》上的这项研究，识别了这些性别特异性效应背后的潜在机制。微塑料暴露显著改变了精子中的小RNA分子。这些分子片段像指令一样，可影响发育中胚胎中哪些基因开启或关闭。
科学家使用了一种先进的测序技术，通过检测化学修饰的RNA分子克服了传统方法的局限。分析揭示了微塑料暴露小鼠精子中小RNA的4000多处变化。
为测试这些改变的RNA是否影响发育，研究人员将三个候选物引入小鼠胚胎干细胞。所有三个都改变了对代谢和发育重要的基因表达。一个RNA片段增加了炎症基因表达，同时降低帮助细胞响应胰岛素的基因。另外两个RNA片段降低了涉及肌肉发育、肠道形成和葡萄糖运输的基因表达。
干细胞中的这些实验结果与雌性后代观察到的问题相匹配：炎症升高和胰岛素信号受损。
为何雌性后代更易感
本研究观察到的性别特异性模式，与其他关于父系环境暴露的研究结果一致。研究发现，喂食高脂饮食或暴露于砷的父亲，其雌性后代出现葡萄糖不耐受，而雄性后代不受影响。
科学家尚不完全理解为何雌性后代更易感。可能性包括性染色体差异、性激素效应，以及雄性和雌性胚胎在早期发育过程中重置基因活性模式的不同。
雄性后代并非完全不受父系微塑料暴露影响，但变化与姐妹不同。暴露父亲的雄性后代腹部脂肪显著减少，尽管总体重相似。雌性后代则显示相反模式——肌肉质量减少但脂肪量正常。
人类微塑料暴露
人类通过受污染食物、水和空气面临广泛的微塑料暴露。近期研究已在人类血液、胎盘、肝脏、肾脏和脑组织中检测到塑料颗粒。研究人员还在睾丸组织、精液和胎盘中发现了它们。
健康后果需要更多研究，但新兴证据将微塑料与心血管疾病风险增加、代谢功能障碍和早衰联系起来。大多数研究集中在直接暴露效应，而非对后代的潜在影响。
本研究表明，父母微塑料暴露可能携带跨代后果。父亲四周期间的暴露发生在受孕前，表明塑料颗粒影响了精子发育，而非直接污染胚胎。类似机制是否在人类中运作，需直接研究。
研究聚焦于单一剂量水平的聚苯乙烯微塑料，并仅检查第一代后代。其他塑料类型、剂量-反应关系以及效应是否在多代中持续的问题仍待解决。
论文备注
局限性： 本研究有几个显著局限。样本量相对较小，大多数代谢测试使用4-12只动物，PANDORA-seq精子RNA测序实验使用3个样本。研究仅检查F1（第一代）后代，因此效应是否在多代中持续尚不清楚。研究人员未测量能量消耗或食物摄入，这可能有助于解释后代观察到的身体成分变化。研究使用了单一剂量的聚苯乙烯微塑料，因此未评估剂量-反应关系和其他塑料类型的影响。虽然研究展示了精子RNA变化与后代表型之间的关联，但建立明确的因果关系需要额外实验，例如将精子RNA注射到正常受精卵中。
资金与披露： 本工作部分由美国国立卫生研究院资助R35ES035015和R01HL167206支持，授予周长成。作者声明无利益冲突。本研究生成的小RNA测序数据已存入GEO数据库，登录号GSE306011。
出版信息： 朴承贤、潘建飞、张旭东、林庭安、唐思捷、李秀春、西赫姆·谢卢菲、陈奇、周童和周长成。“父系微塑料暴露改变精子小非编码RNA并影响小鼠后代代谢健康。”《内分泌学会杂志》，2025年。作者隶属于加利福尼亚大学河滨分校医学院生物医学科学系、犹他大学医学院分子医学项目、加利福尼亚大学河滨分校生物化学系和内华达大学里诺分校医学院生理与细胞生物学系。
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