Cell Discov | 浙江大學黃河/錢鵬旭發現微塑料會嚴重損害造血系統

引言

微塑料（MPs）是普遍存在於全球生物圈中的污染物，通過吸入或攝入進入人體，對人類健康構成重大風險。最近的研究表明，微塑料存在於骨髓中並損害造血系統。然而，關於微塑料影響造血幹細胞（HSCs）的具體機制以及它們在造血幹細胞移植（HSCT）中的臨床相關性仍然大部分尚不清楚。

2024年3月29日，浙江大學黃河和錢鵬旭共同通訊在Cell Discovery 發表題為「Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis」的研究論文，該研究建立了一個長期攝入微塑料的小鼠模型，並發現微塑料嚴重損害了造血系統。通過口服給葯微塑料或將經微塑料處理的小鼠微生物群移植到受體小鼠中，顯著削弱了HSCs的自我更新和再構成能力。從機制上看，微塑料並不直接殺死HSCs，而是破壞了腸道結構和通透性，最終改善了腸道中Rikenellaceae的丰度和次黃嘌呤的含量，並且在骨髓HSCs中失活了HPRT-Wnt信號傳導。

給小鼠投予Rikenellaceae或次黃嘌呤以及在培養系統中給予WNT10A治療，顯著挽救了微塑料誘導的HSC缺陷。最後，作者驗證了一組接受來自健康供體的同種異體HSCT的人類患者隊列，並揭示了患者的存活時間與HSC供體的糞便和血液中微塑料水平呈負相關，與Rikenellaceae和次黃嘌呤的丰度呈正相關。總的來說，該研究揭示了微塑料對HSCs的有害作用和機制，為預防微塑料對造血系統的損害提供了潛在策略，並為臨床實踐中選擇適當的供體進行HSCT提供了基本依據。

造血幹細胞（HSCs）每天為血液系統提供2800億個細胞，這歸因於它們的自我更新能力和多線分化潛力。由於它們的長期重建潛力，造血幹細胞移植（HSCT）已成為治療各種類型的血液和免疫紊亂的治療方法。因此，揭示在穩態和壓力條件下其自我更新能力的調節機制至關重要。最近的研究表明，包括久坐的生活方式、吸煙、飲酒、飲食代謝產物、空氣污染物等環境因素在惡化HSC自我更新方面發揮着重要作用，並且是同種異體HSCT後再構成失敗和移植物抗宿主病（GvHD）的風險因素。然而，這些環境因素在造血調節中的作用和機制仍然大部分尚不清楚。

微塑料（MPs）是指長度小於5mm的塑料纖維、顆粒或薄膜，起源於塑料垃圾的破碎或被有意製造用於特殊應用，它們是在全球生態系統中普遍存在的新型環境污染物。人類通過飲食、吸入或皮膚接觸不可避免地攝入微塑料，最近的一項研究估計，我們平均每周攝入0.1-5g的微塑料，這可能對人類健康產生毒性影響。事實上，幾項研究在人類糞便、肺組織和血液中檢測到了微塑料。微塑料暴露引起消化系統、呼吸系統和生殖系統的氧化應激和炎症，並擾亂腸道微生物群和代謝物。最近的幾項研究報道了微塑料破壞腸道微生物群、代謝和炎症平衡，最終誘導造血系統的損傷。然而，關於微塑料在造血幹細胞的自我更新和接受HSCT的患者的臨床結果中的作用和機制，仍然缺乏全面的理解。

腸道微生物群已被認為是代謝、免疫系統、炎症、衰老和神經精神疾病的重要調節因子。此外，受體的微生物群密度、生物多樣性和物種組成與HSCT後的治療相關死亡率、感染和器官功能衰竭相關聯。的確，先前的研究發現腸道微生物群和代謝物可以保護造血系統免受電離輻射的損傷，並在造血系統中的壓力條件下發現了微生物群-巨噬細胞-鐵軸。然而，微生物群如何影響造血的詳細機制仍待闡明，需要更多關於環境污染物與腸道微生物組在造血幹細胞中的關係的證據。

供體中的微塑料和腸道微生物群與患者造血幹細胞移植的結果顯著相關（Credit: Cell Discovery）

本研究通過建立長期攝入微塑料的小鼠模型，證明了微塑料通過破壞腸道結構和通透性，改善腸道中Rikenellaceae的丰度和次黃嘌呤的含量，並且在骨髓HSCs中失活HPRT-Wnt信號傳導。總的來說，本項研究為預防微塑料對造血系統的損害提供了潛在策略，並為臨床實踐中選擇適當的供體進行HSCT提供了基本依據。

原文鏈接

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

責編|探索君

排版|探索君

文章來源|「iNature」

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