开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
由于经济适用，塑料已成为大量商业产品的基本成分(Andrady., 2011; Roy et al., 2011)。全球每年塑料生产量超过3.2亿吨，其中40％以上用作一次性包装。由于塑料的大量生产和使用，塑料及其二级产物大量进入水生和陆生环境中(Ryan et al., 2009),进一步增加了环境压力。当塑料暴露于自然力(如阳光和波浪作用)时，较大的塑料将降解为直径小于5毫米的碎片的微塑料(MP)(Smith et al., 2018)。另外一个产生微塑料的主要途径是人为源，包括化妆品和面部护理产品或洗手液和牙膏中用于增加消费产品摩擦力的添加剂(Carr et al., 2016; Wang et al., 2016)。常见的微塑料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)，聚氯乙烯(PVC)等。其中聚苯乙烯微塑料是最典型的微塑料之一，其在水环境中的剂量范围为5-100 mg/L(Li et al., 2020)。许多水环境中都能检测到微塑料的存在，Sutton et al. (2016)发现，旧金山湾的平均微塑料含量达到了约700,000个粒子/km2。 Park et al. (2020)的研究表明，韩国汉江支流中的浓度范围为1.2-234.5颗粒/m3(均值：91.1plusmn;72.3颗粒/m3)。还有研究报道了土壤中微塑料的存在，Chen et al. (2020)调查了中国中部武汉市郊区蔬菜农田中的微塑料污染，结果发现，微塑料的丰度范围为320-12,560颗粒/kgdw。研究人员认为微塑料特别是微米范围内的微塑料可能会到达地下水(Rillig et al., 2017)。微塑料可以沿着食物链(土壤-虫-鸡)进入高营养级生物体内，例如鸡体内，鸡体内积累的微量塑料会对人体健康产生潜在的负面影响(Huerta Lwanga et al., 2017a, 2017b)。淡水中微管蠕虫会摄入沉积物中的微塑料，并且微塑料在微管蠕虫中的停留时间比沉积物中其它颗粒的停留时间长。微管蠕虫的微塑料摄入对微塑料在水生食物链中的营养转化和生物放大构成了重大风险(Carr et al., 2016)。Cuthbert et al. (2019)证明了微塑料可以通过捕食等生物过程轻松地通过淡水食物网移动。还有研究表明，聚苯乙烯微塑料可以被莴苣的根部吸收，然后转运至茎和叶(Li et al., 2019)。因此，微塑料对陆地生物的潜在影响不容忽视。
微塑料在生物体内积累会造成许多不良影响。将幼虫斑马鱼暴露于100或1000 mu;g/L的聚苯乙烯微塑料中7天会导致微生物组营养不良和代谢紊乱(Wan et al., 2019)。肝脏是生物体内以代谢功能为主的一个器官，并在身体里面起着去氧化、储存肝糖、分泌性蛋白质的合成等作用。肝脏还是人体内最大的解毒器官， 肝脏对来自体内和体外的许多非营养性物质如各种药物、毒物以及体内某些代谢产物，具有生物转化作用，通过新陈代谢将它们彻底分解或以原形排出体外。肝脏的病变将会产生诸多严重后果。有研究探究了微塑料对生物肝脏的影响。Deng et al. (2017)的研究表明，5和20 mu;m 微塑料可以通过小鼠的循环系统转运至肝。聚苯乙烯微塑料可以在暴露21天后，在成年斑马鱼的生理，生化和转录组水平上诱导肝糖脂代谢紊乱(Zhao et al., 2020)。 Xia et al. (2020)研究了PVC(聚氯乙烯)微塑料在鲤鱼幼虫中的潜在毒性作用，结果表明在暴露于微塑料的幼虫肝脏中观察到抗氧化剂相关基因表达的改变，肝脏中的细胞质出现空泡化。Lu et al. (2018)将雄性小鼠暴露于两种不同大小的聚苯乙烯微塑料中5周，结果发现聚苯乙烯微塑料可以诱发小鼠肝脂质紊乱。以上研究表明，微塑料的暴露会对生物的肝脏造成不同程度的破坏。
以上研究多基于健康模型开展，然而，健康模型和疾病模型对污染物的响应极有可能不同。现有研究发现，TiO2纳米材料和镉的共暴露加剧了ConA诱导的肝炎模型小鼠的肝损伤，共暴露引起了更为严重的肝脏炎细胞浸润。在这个过程中，共暴露诱导了更多的氧化应激，从而释放更多炎性因子，并且造成了肝细胞的自噬和凋亡(王文尉，2015)。Kuiper et al. (2016)研究了多氯联苯153暴露对患有1型糖尿病的小鼠生长发育的影响，研究发现多氯联苯153会诱导CD4 T细胞水平的显著降低和IL-2分泌的降低，从而对糖尿病的产生造成负面影响。以上研究表明，疾病人群对污染物的响应可能与健康人群有所区别。
溃结性结肠炎是胃肠道的慢性和特发性炎症性疾病，其特征是炎症细胞在粘膜下积聚以及对上皮层的损害(Zuo et al., 2019)。溃结性结肠炎是一个全球性的公共卫生问题，未经治疗的溃结性结肠炎可能会引起并发症(Jeon et al., 2020)。有不少研究探究了污染物对溃结性结肠炎的影响。低剂量三氯卡班(TCC)暴露会加剧结肠炎的严重性，并加剧与结肠炎相关的结肠肿瘤发生，其机制可能是三氯卡班暴露降低了缺乏微生物群的小鼠的肠道微生物群的多样性并改变了肠道微生物群的组成(Yang et al., 2019)。Breton et al. (2016)研究发现，亚慢性暴露于镉和铅会显著缓解DSS诱发的结肠炎的某些症状。然而由肝肠循环可知，肝脏和肠道存在密不可分的关系，肝脏分泌胆汁，通过胆囊排入肠道参与脂肪消化。肝脏排出来的代谢产物，其中一部分在小肠末端会被重新吸收又送回肝脏，胃肠道疾病也经常会出现肝功能异常。溃结性结肠炎重要的发病机理是肠上皮紧密连接蛋白的损失而引起的肠壁屏障的破坏(Jeon et al., 2020)，而这使得肠道通透性增加。当肠炎患者暴露于微塑料中，可能会导致进入体内的微塑料增多，从而导致肝脏负荷加重。基于此，我们推测微塑料进入肠炎小鼠体内可能对小鼠肝脏产生一定的影响。
代谢组学(Metabolomics)是继基因组学(Genomics)、转录组学(Transcriptomics)与蛋白质组学(Proteomics)之后发展起来的一门新兴“组学(-omics)”，是对细胞或生物在某一特定生理时期内对所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新兴学科。代谢组学的研究对象为相对分子量小于1000(MWlt;1000)的内源性小分子代谢产物。主要技术手段是核磁共振(NMR)，质谱(MS)，色谱(HPLC，GC)及色谱质谱联用技术，其中最常用的两种技术是核磁共振与色谱质谱联用技术。核磁共振(NMR)技术是目前代谢组学分析中的重要手段，它能够对样品实现无创性以及无偏向性的检测分析，且具有良好的重现性。样品预处理方式较其他方法简单，而且具有较高的通量与较低的检测成本。因此本研究采用核磁共振技术作为代谢组学分析中的技术手段。
综上所述，本课题围绕聚苯乙烯微塑料对肠炎小鼠肝脏的影响展开系统研究。通过让小鼠连续七天饮用含DSS的水来构建小鼠肠炎模型。通过对小鼠肝脏进行代谢组学分析(核磁共振检测，PLS-DA分析)来探究聚苯乙烯微塑料对肝脏代谢的影响。通过对肝脏进行Hamp;E染色切片，以观察肝脏病理变化。进行QPCR实验，来分析与氧化损伤，炎症，紧密连接等相关的基因的表达情况。本项目将为聚苯乙烯微塑料对肠炎小鼠肝脏的影响提供依据，同时也表明需要更多的了解聚苯乙烯微塑料对人类健康的潜在风险。
参考文献：
Andrady,A.L,2011. Microplastics in the marine environment. Mar. Pollut. Bull.62,1596-1605.
Breton, J., Daniel, C., Vignal, C., Body-Malapel, M., Garat, A., Pleacute;, C., Foligneacute;, B., 2016. Does oral exposure to cadmium and lead mediate susceptibility to colitis? the dark-and-bright sides of heavy metals in gut ecology. Sci. Rep. 6, 1–12. https://doi.org/10.1038/srep19200
