轮胎磨损颗粒（Tire Wear Particles, TWPs）是交通活动产生的重要微塑料污染物，广泛存在于土壤、水体和大气中，对水生生态系统的潜在威胁日益受到关注。然而，不同粒径、来源及浓度的TWPs在生物体内的毒理作用机制仍不清晰。为系统揭示TWPs的毒性规律及其对宿主与肠道微生物互作的影响，青岛科技大学海洋学院丛静副教授指导张云、赵天宇、宋倩倩、孟庆轩等研究生，开展了一系列系统研究，并取得重要进展。

从浓度效应来看，研究发现TWPs可在斑马鱼鳃和肠道长期累积，且累积量随暴露浓度显著升高。高浓度组（20 mg/L）主要激活外源物代谢及脂质代谢通路，而低浓度组（5 mg/L）则主要影响氨基酸代谢。转录组分析进一步揭示，多条与解毒代谢、PPAR信号和甾体激素合成相关的通路发生显著变化。值得注意的是，部分细菌属（如Gemmobacter、Shinella）与TWPs降解密切相关，提示肠道菌群在宿主应答中具有重要作用（图1）。

图1不同浓度TWPs暴露对斑马鱼生理生化及其分子水平的影响

在粒径效应方面，小粒径TWPs（<120 μm）在体内累积量最高，且更易诱导氧化应激和生长抑制；大粒径TWPs则主要干扰脂质与外源物代谢，并导致有害菌（Enterococcus、Fusobacterium）丰度增加，有益菌（Methyloversatilis）减少。经过15天净化后，斑马鱼体重及肠道菌群丰度出现部分恢复，提示水生生物对微塑料暴露具有一定的适应性（图2）。

图2不同粒径TWPs暴露对斑马鱼生理生化及其分子水平的影响

在来源差异上，团队比较了小型车与重型车TWPs的毒性，结果显示重型车来源的小粒径TWPs毒性最强。它们显著抑制斑马鱼生长、诱发氧化应激，并引起肠道菌群失衡，表现为Proteobacteria富集、Fusobacteriota减少。肝脏转录组分析显示，解毒与代谢应激通路被显著激活，尤其是细胞色素P450和谷胱甘肽代谢相关通路（图3）。

图3不同车型和粒径的TWPs暴露对斑马鱼生理生化及其分子水平的影响

综上，本研究从浓度、粒径及车辆来源三个维度系统阐明了TWPs在斑马鱼体内的蓄积/排泄动态、毒性机制及其对肠道菌群的影响，为水生生态系统健康风险评估及微塑料污染防控提供了新的科学依据。相关研究成果包括：发表于Science of the Total Environment（一区，IF=8.2，2024）的研究，题为《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；发表于Journal of Hazardous Materials（一区，IF=11.3，2025）的研究，题为《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；发表于Environmental Chemistry and Ecotoxicology（一区，IF=8.2，2025）的研究，题为《Size- and Vehicle-Dependent Gut–Liver Toxicity of Tire Wear Particles in Zebrafish》，DOI：10.1016/j.enceco.2025.08.015。三篇论文第一作者均为青岛科技大学海洋学院2022级硕士研究生张云，通讯作者为丛静副教授，青岛科技大学为第一完成单位。

本研究得到国家自然科学基金（42307182）及青岛市自然科学基金（23-2-1-71-zyyd-jch）资助。