公共卫生学院陈瑞教授团队发文：揭示新型环境污染物双酚F经高尔基体-线粒体轴调控“肠-心”对话的新机制

首都医科大学

前天 11:16

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首都医科大学高尔基体陈瑞

近日，首都医科大学公共卫生学院陈瑞教授团队在心血管领域顶级学术期刊《Circulation》发表题为“Microplastic Exposure Aggravates Cardiomyopathy Under Hemodynamic Stress Through the Gut-Heart Axis”的研究论文。该研究首次揭示了新型环境污染物双酚F（BPF）经高尔基体-线粒体轴调控“肠-心”对话的新机制：肠道微生物可将BPF转化为毒性产物N-乙酰腐胺（NAP），NAP可破坏高尔基体与线粒体互作并穿过肠道屏障诱发心肌肥大，并据此提出了靶向肠道稳态以减轻环境污染物心血管毒性的新策略。首都医科大学公共卫生学院王晶博士为并列第一作者（排第一），陈瑞教授（末位通讯）和孟庆涛副教授为共同通讯作者。

双酚F（BPF）是双酚A的常见“安全替代品”，被广泛用于食品接触材料、涂料、塑料制品、粘合剂及环氧树脂等工业品生产，全球BPF年产量持续增长，中国的产量约占到全球总量的45%，其迁移能力较强，可从包装材料渗入食品、饮用水及室内粉尘，导致人体暴露途径多元且可在体内蓄积，但国内外尚无针对BPF的特定接触限值或管控法规。研究团队对建立的健康人群队列的尿液样本进行检测，发现BPF的检出率高达90.5%，暴露具有普遍性。尽管BPF暴露日益增加，其潜在健康危害，特别是对心血管系统的毒性效应及分子机制尚不清楚。

研究团队发现，在远低于现行国际安全阈值的暴露剂量下，BPF虽未显著改变心脏的整体形态，却已导致心肌细胞截面积明显增大，并伴随心肌损伤标志物ANP表达升高。当联合血管紧张素II（Ang II）模拟高血压状态时，低剂量BPF不仅进一步升高血压，更直接引发心脏功能实质性衰退，提示心血管高危人群对塑料污染物毒性可能更为敏感。值得注意的是，利用无菌小鼠模型和菌群移植（FMT）模型，研究首次证实该心脏毒性高度依赖于肠道菌群的存在。研究团队利用单细胞核转录组测序（snRNA-seq）、空间代谢组学、氘同位素示踪、类器官等技术阐明“肠-心轴”的具体机制：BPF暴露会刺激肠道上皮细胞分泌Sat1酶，在肠道菌群（厚壁菌M10）参与下将BPF转化为有毒代谢物N-乙酰腐胺（NAP）。在肠道局部，NAP通过抑制转录因子Cebpβ/FoxQ1，下调Rasip1和Arf1/Pi4kb通路，阻碍高尔基体囊泡的生成，进而引发异常的线粒体融合，从而破坏肠黏膜屏障；更关键的是，NAP可穿过受损屏障进入血液循环，直达心肌细胞，过度激活p53信号并抑制糖酵解，最终诱发心肌肥厚。团队发现BPF暴露会导致小鼠肠道内有益菌AKK丰度显著降低。补充AKK菌或其代谢物色醇，可有效下调Sat1表达，阻断NAP生成，从而逆转心肠损伤。临床队列验证也显示，肠黏膜受损的炎症性肠病（IBD）患者血清中NAP水平升高、色醇降低，且NAP水平与心肌损伤标志物密切相关，为“肠-心轴”的临床转化提供了数据支撑。

该研究利用多组学技术和替代毒理学平台，首次阐明双酚F经高尔基体-线粒体轴调控“肠-心”对话的新机制，为防治塑料污染相关心血管损害开辟了新方向。

图双酚F通过“肠-心轴”介导心肌损伤的机制图

该研究受‌国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）（82025031）、国家自然科学基金重点项目（82530101、82230109）、北京高等学校卓越青年科学家计划（JWZQ20240101024）、青年北京学者等项目资助。

陈瑞，教授、博士研究生导师，现任首都医科大学党委常委、副校长，兼公共卫生学院院长等。国家自然科学基金青年科学基金项目（A类）获得者，入选青年海外高层次人才引进计划、青年北京学者、北京高等学校卓越青年科学家等人才项目。长期从事环境化合物毒性效应，肿瘤微环境、肿瘤代谢促进结直肠癌发生发展的作用机理、纳米载药系统及细胞免疫治疗技术的研发。主持国自然重点项目等国家及省部级项目20余项。以第一作者和通讯作者在《Science》《Nature Medicine》《Circulation》《Hepatology》《PNAS》《Allergy》《Cancer Research》等知名期刊发表论文70余篇，授权国家发明专利10项，以第一完成人获华夏医学科技奖一等奖1项。

孟庆涛，首都医科大学公共卫生学院副教授，博士生导师，从事环境颗粒物毒性效应、肿瘤微环境与消化道肿瘤发生发展的作用机理研究。入选第八届中国科协青年人才托举工程，主持国自然面上项目、青年基金、中国博士后基金面上项目等多项科研项目，参与国自然重点项目、国际合作项目等多项课题，以第一或通讯作者在《Circulation》《Advanced Science》《Nano Today》《Cancer Research》《Environment international》等杂志发表论文多篇，授权国家发明专利5项，获得华夏医学科技奖一等奖（第三完成人），参编本科生教材两部，兼任中国毒理学会第三届青年委员会委员、中国环境科学学会环境医学与健康分会第五届委员会委员、iMeta青年编委、Research青年编委等学术兼职。