《Journal of Advanced Research》：Microplastics and nanoplastics in follicular fluid are associated with diminished ovarian reserve: clinical and molecular insights
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本研究针对日益严重的微塑料和纳米塑料污染问题，首次在人体卵泡液中检测到多种MNPs，并发现其与卵巢储备功能下降显著相关。研究人员通过人群病例对照研究、小鼠模型和细胞实验，揭示了MNPs通过破坏肠道屏障、减少有益菌Parabacteroides goldsteinii及其代谢物7-酮基石胆酸、进而过度激活PI3K/AKT/mTOR通路损害卵巢功能的“环境-肠道-卵巢”轴新机制，并证实补充P. goldsteinii可有效逆转该过程，为防治环境污染物相关的生殖障碍提供了新策略。
在当今社会，随着塑料制品的广泛使用，微塑料和纳米塑料已成为无处不在的环境污染物。这些微小的塑料颗粒不仅遍布海洋、土壤和空气，更令人担忧的是，它们已经侵入人体，在血液、尿液甚至胎盘组织中都被检测到。对于女性而言，卵巢健康是生殖能力的核心，而卵巢储备功能下降正成为一个日益严峻的挑战，影响着全球众多女性的生育能力。虽然遗传因素在卵巢衰老中扮演重要角色，但环境因素的影响同样不可忽视，特别是微塑料和纳米塑料这类新兴污染物对女性生殖系统的潜在危害尚未明确。
针对这一科学问题，北京大学第三医院乔杰院士团队在《Journal of Advanced Research》上发表了一项创新性研究。研究人员开展了一项严谨的多层次研究，首先通过病例对照研究，比较了110名卵巢储备功能下降患者和110名年龄匹配对照者的卵泡液样本。利用激光直接红外光谱和热裂解气相色谱/质谱联用技术，他们精确鉴定了卵泡液中微塑料和纳米塑料的种类和浓度。随后，他们建立了小鼠微塑料暴露模型，通过口服灌胃方式给予小鼠聚酰胺66、聚氯乙烯和聚苯乙烯等常见微塑料，持续六周，系统评估了微塑料对小鼠卵巢功能、性激素水平、动情周期及肠道健康的影响。通过对小鼠粪便样本进行宏基因组测序，研究人员深入分析了微塑料暴露对肠道微生物组成的改变。此外，研究还使用了人卵巢颗粒细胞系进行体外实验，通过转录组测序探究了微塑料影响卵巢功能的内在分子机制。
研究团队在人类卵泡液中成功检测到18种不同聚合物类型的微塑料和纳米塑料，其中聚酰胺66、聚氯乙烯和聚苯乙烯的浓度在卵巢储备功能下降组中显著升高。统计分析显示，高水平暴露于聚酰胺66和聚氯乙烯的女性患卵巢储备功能下降的风险分别增加了2.95倍和3.11倍。更重要的是，这三种微塑料的混合暴露呈现出明显的协同效应，进一步增加了卵巢储备功能下降的风险。
在小鼠实验中，微塑料暴露成功诱导出了类似人类卵巢储备功能下降的表型：血清抗穆勒氏管激素和雌二醇水平降低，卵泡刺激素水平升高，动情周期延长且不规则，卵巢中闭锁卵泡比例增加而黄体面积减少。机制上，微塑料破坏了小鼠的肠道屏障功能，表现为紧密连接蛋白基因表达下调，抗菌肽和黏蛋白Muc2减少，肠道黏液层变薄，杯状细胞数量下降，同时肠道通透性增加和血清脂多糖水平升高，表明出现了明显的肠道屏障损伤和系统性内毒素血症。
通过宏基因组测序，研究人员发现微塑料暴露导致小鼠肠道微生物群落结构发生显著改变，其中Parabacteroides goldsteinii的丰度及其代谢物7-酮基石胆酸水平明显降低。这一发现尤为重要，因为既往研究表明P. goldsteinii及其代谢物对维持肠道屏障功能具有保护作用。
引人注目的是，当研究人员给微塑料暴露的小鼠补充P. goldsteinii后，成功逆转了微塑料引起的不良效应：动情周期恢复正常，性激素水平趋于平衡，卵巢中闭锁卵泡减少而黄体面积增加，同时肠道屏障功能得到改善。这表明P. goldsteinii可能通过其代谢物7-酮基石胆酸发挥保护作用，减轻微塑料对卵巢功能的损害。
在分子机制层面，研究人员发现微塑料处理使人卵巢颗粒细胞中细胞周期抑制剂P21蛋白表达上调，衰老相关分泌表型因子如CXCL8、IL-1α和OAS显著增加，细胞内活性氧水平升高。转录组分析显示，微塑料暴露激活了PI3K/AKT/mTOR信号通路，该通路的过度活化与卵泡过早激活、颗粒细胞功能障碍和卵巢储备下降密切相关。
主要技术方法：本研究采用了多种关键技术：1）病例对照研究设计，纳入220名接受体外受精/卵胞浆内单精子注射治疗的女性；2）激光直接红外光谱和热裂解气相色谱/质谱联用技术精确鉴定和定量卵泡液中的微塑料和纳米塑料；3）小鼠微塑料暴露模型，通过口服灌胃给予特定剂量微塑料六周；4）宏基因组测序分析肠道微生物组成；5）细胞实验使用人卵巢颗粒细胞系评估微塑料的直接影响；6）转录组测序揭示分子机制。
MNPs污染人类卵泡液：研究首次在人类卵泡液中检测到微塑料和纳米塑料，所有检测的卵泡液样本均受到污染。颗粒大小主要在20-50微米之间，共鉴定出18种聚合物类型。与对照组相比，卵巢储备功能下降组中多种微塑料和纳米塑料的含量更高，特别是丙烯酸酯共聚物、氯化聚乙烯和丁苯橡胶颗粒。
卵泡液中MNP浓度与DOR可能性呈正相关：通过热裂解气相色谱/质谱联用技术定量分析发现，卵巢储备功能下降组卵泡液中聚酰胺66、聚氯乙烯和聚苯乙烯的浓度显著高于对照组。回归分析显示，中高水平暴露于聚酰胺66和聚氯乙烯显著增加患卵巢储备功能下降的风险。
MNPs处理诱导小鼠出现DOR样表型并破坏肠道屏障功能：微塑料和纳米塑料暴露导致小鼠出现类似人类卵巢储备功能下降的表现：动情周期延长，血清抗穆勒氏管激素和雌二醇水平降低，卵泡刺激素水平升高，卵巢中闭锁卵泡比例增加。同时，微塑料和纳米塑料破坏了小鼠肠道屏障完整性，表现为紧密连接蛋白、抗菌肽和黏蛋白基因表达下调，肠道炎症标志物基因表达上调，杯状细胞数量减少，黏液层变薄，肠道通透性增加。
MNPs暴露诱导小鼠肠道微生物群失调：微塑料和纳米塑料暴露改变了小鼠肠道微生物群落结构，虽然α多样性没有显著变化，但β多样性分析显示明显分组。线性判别分析发现，Parabacteroides goldsteinii在对照组中富集，而在微塑料和纳米塑料暴露组中其丰度显著降低，同时其代谢物7-酮基石胆酸的粪便水平也明显下降。
P. goldsteinii通过恢复肠道屏障完整性改善PA66诱导的小鼠DOR：补充P. goldsteinii有效逆转了聚酰胺66引起的小鼠卵巢功能异常：动情周期恢复正常，性激素水平趋于平衡，卵巢形态学改善。同时，P. goldsteinii治疗改善了肠道屏障功能，增加了紧密连接蛋白基因表达，减少了肠道炎症，提高了7-酮基石胆酸水平。
MNPs暴露通过激活PI3K/AKT/mTOR通路破坏卵巢功能：微塑料和纳米塑料处理使人卵巢颗粒细胞中P21蛋白表达上调，衰老相关分泌表型因子增加，细胞内活性氧水平升高。转录组分析显示，微塑料和纳米塑料暴露激活了PI3K/AKT/mTOR信号通路，该通路的异常活化与颗粒细胞功能障碍和卵巢储备下降密切相关。
本研究系统阐明了微塑料和纳米塑料通过"环境-肠道-卵巢"轴损害女性生殖健康的新机制。从口腔摄入的微塑料和纳米塑料首先破坏肠道屏障功能，减少有益菌P. goldsteinii及其代谢物7-酮基石胆酸，进而通过循环系统转移至卵巢，过度激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，最终导致卵巢储备功能下降。这一发现不仅深化了我们对环境污染物生殖毒性的认识，更重要的是提出了通过调控肠道微生物干预微塑料和纳米塑料生殖毒性的新策略。鉴于微塑料和纳米塑料在环境中的普遍存在，该研究为保护女性生殖健康提供了重要的科学依据，提示未来可通过强化肠道屏障功能或补充特定益生菌来减轻微塑料和纳米塑料对生殖系统的危害。
