輪胎磨損顆粒（Tire Wear Particles, TWPs）是交通活動產(chǎn)生的重要微塑料污染物，廣泛存在于土壤、水體和大氣中，對水生生態(tài)系統(tǒng)的潛在威脅日益受到關注。然而，不同粒徑、來源及濃度的TWPs在生物體內(nèi)的毒理作用機制仍不清晰。為系統(tǒng)揭示TWPs的毒性規(guī)律及其對宿主與腸道微生物互作的影響，青島科技大學海洋學院叢靜副教授指導張云、趙天宇、宋倩倩、孟慶軒等研究生，開展了一系列系統(tǒng)研究，并取得重要進展。

從濃度效應來看，研究發(fā)現(xiàn)TWPs可在斑馬魚鰓和腸道長期累積，且累積量隨暴露濃度顯著升高。高濃度組（20 mg/L）主要激活外源物代謝及脂質(zhì)代謝通路，而低濃度組（5 mg/L）則主要影響氨基酸代謝。轉(zhuǎn)錄組分析進一步揭示，多條與解毒代謝、PPAR信號和甾體激素合成相關的通路發(fā)生顯著變化。值得注意的是，部分細菌屬（如Gemmobacter、Shinella）與TWPs降解密切相關，提示腸道菌群在宿主應答中具有重要作用（圖1）。

圖1不同濃度TWPs暴露對斑馬魚生理生化及其分子水平的影響

在粒徑效應方面，小粒徑TWPs（<120 μm）在體內(nèi)累積量最高，且更易誘導氧化應激和生長抑制；大粒徑TWPs則主要干擾脂質(zhì)與外源物代謝，并導致有害菌（Enterococcus、Fusobacterium）豐度增加，有益菌（Methyloversatilis）減少。經(jīng)過15天凈化后，斑馬魚體重及腸道菌群豐度出現(xiàn)部分恢復，提示水生生物對微塑料暴露具有一定的適應性（圖2）。

圖2不同粒徑TWPs暴露對斑馬魚生理生化及其分子水平的影響

在來源差異上，團隊比較了小型車與重型車TWPs的毒性，結果顯示重型車來源的小粒徑TWPs毒性最強。它們顯著抑制斑馬魚生長、誘發(fā)氧化應激，并引起腸道菌群失衡，表現(xiàn)為Proteobacteria富集、Fusobacteriota減少。肝臟轉(zhuǎn)錄組分析顯示，解毒與代謝應激通路被顯著激活，尤其是細胞色素P450和谷胱甘肽代謝相關通路（圖3）。

圖3不同車型和粒徑的TWPs暴露對斑馬魚生理生化及其分子水平的影響

綜上，本研究從濃度、粒徑及車輛來源三個維度系統(tǒng)闡明了TWPs在斑馬魚體內(nèi)的蓄積/排泄動態(tài)、毒性機制及其對腸道菌群的影響，為水生生態(tài)系統(tǒng)健康風險評估及微塑料污染防控提供了新的科學依據(jù)。相關研究成果包括：發(fā)表于Science of the Total Environment（一區(qū)，IF=8.2，2024）的研究，題為《Accumulation and depuration of tire wear particles in zebrafish (Danio rerio) and toxic effects on gill, liver, and gut》，DOI：10.1016/j.scitotenv.2024.175625；發(fā)表于Journal of Hazardous Materials（一區(qū)，IF=11.3，2025）的研究，題為《Size-dependent ecotoxicological impacts of tire wear particles on zebrafish physiology and gut microbiota: implications for aquatic ecosystem health》，DOI：10.1016/j.jhazmat.2025.137215；發(fā)表于Environmental Chemistry and Ecotoxicology（一區(qū)，IF=8.2，2025）的研究，題為《Size- and Vehicle-Dependent Gut–Liver Toxicity of Tire Wear Particles in Zebrafish》，DOI：10.1016/j.enceco.2025.08.015。三篇論文第一作者均為青島科技大學海洋學院2022級碩士研究生張云，通訊作者為叢靜副教授，青島科技大學為第一完成單位。

本研究得到國家自然科學基金（42307182）及青島市自然科學基金（23-2-1-71-zyyd-jch）資助。