背景和目的:伴随着塑料制品的生产与消耗,“白色污染”已然席卷全球,而英国普利茅斯大学的海洋生物学教授Richard Thompson提出的“微塑料”,作为一种生态环境及人类健康的潜在威胁,日益受到关注。微塑料(Microplastics,MPs)一般指环境中直径小于5mm的塑料微粒,因其特殊尺寸而易进入生物体内并对机体的正常生理功能造成不良影响,甚至能够随食物链进行传递。然而目前关于微塑料生物危害的研究,对象多都集中在水生、低等动物,以高等陆生动物为研究对象的报道较少。本实验选取无添加剂的聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚碳酸酯(PC)制成微塑料,旨在研究微塑料摄入对高脂饮食大鼠代谢、肝功能及生殖系统相关参数的影响。方法:将PVC、PS和PC三种树脂粉末过150μm筛制成微塑料,分别按照2%(w/w)的比例添加进高脂饲料,获得PVC、PS和PC饲料。选取6周雌雄Wistar大鼠34只,随机分为对照组(C组)和微塑料组(PVC、PS和PC组),分别用高脂饲料、PVC、PS和PC饲料干预60天。在干预第8周进行口服葡萄糖耐受性试验(OGTT)和胰岛素耐受性试验(ITT);第61天空腹处死大鼠,采集血液,测定血清血糖、总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)、睾酮、雌二醇、孕酮、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT);取肝脏、脾脏、肾脏、胰腺、性腺(雌鼠卵巢、子宫,雄鼠睾丸、附睾)、肾周脂肪、生殖器周围脂肪,称重计算脏器系数与脂肪系数;取肝脏、雄鼠睾丸做苏木精-伊红染色(HE染色),进行形态学分析;利用UPLC-Q/TOF-MS技术分析雄鼠肝脏代谢物组,分析与微塑料干预相关的特征性代谢物。结果:能量代谢方面,各微塑料组的OGTT和ITT结果与C组相比未见不良变化,血清中的能量代谢指标也没有出现显著的差异。肝功能方面,对肝组织HE染色切片的形态学分析显示三种微塑料摄入都会对大鼠,尤其是雄性大鼠造成肝脏损伤,但与C组相比,摄入微塑料的各组大鼠并没有出现AST与ALT的显著变化。生殖及内分泌方面,在雄性大鼠中,各微塑料组睾丸HE染色切片结果均显示间质水肿,睾丸和附睾的脏器系数显著增加(P<0.05或P<0.01);同时与对照组相比,雄性PVC组的雌二醇浓度显著下降(P<0.05),而雌性PVC组的雌二醇浓度较对照组显著上升(P<0.01)。对肝脏代谢物组的分析筛选出在PVC组、PS组、PC组中相较于C组均存在显著差异且变化的趋势一致的11种代谢物,而PVC组的视紫红质和硫胺素相较于C组显著降低(P<0.05)。结论:OGTT、ITT与能量代谢指标的检测结果说明,本实验采用的PVC、PS和PC微塑料不会对高脂饮食大鼠的血糖浓度和胰岛素敏感性产生有害影响,也不会对高脂饮食大鼠的能量代谢造成干扰。肝脏形态学分析与AST、ALT结果指示实验采用的微塑料干预会造成肝脏损伤,但损伤程度较轻,各微塑料组的肝脏仍能维持正常的生理功能。三种微塑料均会导致雄性大鼠性腺的代偿性增大,提示微塑料可能对雄性大鼠生殖系统的影响更为明显;PVC微塑料的摄入会扰乱高脂饮食大鼠的生殖内分泌,而PVC微塑料造成雄性大鼠生殖内分泌紊乱的机制可能与肝脏中视紫红质和硫胺素的减少相关。