Cell Discov | 浙江大学黄河/钱鹏旭发现微塑料会严重损害造血系统

引言

微塑料（MPs）是普遍存在于全球生物圈中的污染物，通过吸入或摄入进入人体，对人类健康构成重大风险。最近的研究表明，微塑料存在于骨髓中并损害造血系统。然而，关于微塑料影响造血干细胞（HSCs）的具体机制以及它们在造血干细胞移植（HSCT）中的临床相关性仍然大部分尚不清楚。

2024年3月29日，浙江大学黄河和钱鹏旭共同通讯在Cell Discovery 发表题为“Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis”的研究论文，该研究建立了一个长期摄入微塑料的小鼠模型，并发现微塑料严重损害了造血系统。通过口服给药微塑料或将经微塑料处理的小鼠微生物群移植到受体小鼠中，显著削弱了HSCs的自我更新和再构成能力。从机制上看，微塑料并不直接杀死HSCs，而是破坏了肠道结构和通透性，最终改善了肠道中Rikenellaceae的丰度和次黄嘌呤的含量，并且在骨髓HSCs中失活了HPRT-Wnt信号传导。

给小鼠投予Rikenellaceae或次黄嘌呤以及在培养系统中给予WNT10A治疗，显著挽救了微塑料诱导的HSC缺陷。最后，作者验证了一组接受来自健康供体的同种异体HSCT的人类患者队列，并揭示了患者的存活时间与HSC供体的粪便和血液中微塑料水平呈负相关，与Rikenellaceae和次黄嘌呤的丰度呈正相关。总的来说，该研究揭示了微塑料对HSCs的有害作用和机制，为预防微塑料对造血系统的损害提供了潜在策略，并为临床实践中选择适当的供体进行HSCT提供了基本依据。

造血干细胞（HSCs）每天为血液系统提供2800亿个细胞，这归因于它们的自我更新能力和多线分化潜力。由于它们的长期重建潜力，造血干细胞移植（HSCT）已成为治疗各种类型的血液和免疫紊乱的治疗方法。因此，揭示在稳态和压力条件下其自我更新能力的调节机制至关重要。最近的研究表明，包括久坐的生活方式、吸烟、饮酒、饮食代谢产物、空气污染物等环境因素在恶化HSC自我更新方面发挥着重要作用，并且是同种异体HSCT后再构成失败和移植物抗宿主病（GvHD）的风险因素。然而，这些环境因素在造血调节中的作用和机制仍然大部分尚不清楚。

微塑料（MPs）是指长度小于5mm的塑料纤维、颗粒或薄膜，起源于塑料垃圾的破碎或被有意制造用于特殊应用，它们是在全球生态系统中普遍存在的新型环境污染物。人类通过饮食、吸入或皮肤接触不可避免地摄入微塑料，最近的一项研究估计，我们平均每周摄入0.1-5g的微塑料，这可能对人类健康产生毒性影响。事实上，几项研究在人类粪便、肺组织和血液中检测到了微塑料。微塑料暴露引起消化系统、呼吸系统和生殖系统的氧化应激和炎症，并扰乱肠道微生物群和代谢物。最近的几项研究报道了微塑料破坏肠道微生物群、代谢和炎症平衡，最终诱导造血系统的损伤。然而，关于微塑料在造血干细胞的自我更新和接受HSCT的患者的临床结果中的作用和机制，仍然缺乏全面的理解。

肠道微生物群已被认为是代谢、免疫系统、炎症、衰老和神经精神疾病的重要调节因子。此外，受体的微生物群密度、生物多样性和物种组成与HSCT后的治疗相关死亡率、感染和器官功能衰竭相关联。的确，先前的研究发现肠道微生物群和代谢物可以保护造血系统免受电离辐射的损伤，并在造血系统中的压力条件下发现了微生物群-巨噬细胞-铁轴。然而，微生物群如何影响造血的详细机制仍待阐明，需要更多关于环境污染物与肠道微生物组在造血干细胞中的关系的证据。

供体中的微塑料和肠道微生物群与患者造血干细胞移植的结果显著相关（Credit: Cell Discovery）

本研究通过建立长期摄入微塑料的小鼠模型，证明了微塑料通过破坏肠道结构和通透性，改善肠道中Rikenellaceae的丰度和次黄嘌呤的含量，并且在骨髓HSCs中失活HPRT-Wnt信号传导。总的来说，本项研究为预防微塑料对造血系统的损害提供了潜在策略，并为临床实践中选择适当的供体进行HSCT提供了基本依据。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41421-024-00665-0

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“iNature”

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