纳米塑料致肠毒性和屏障损伤：基于类器官、动物和细胞研究

【作者】 程艳萍； 梁戈玉；

【机构】 东南大学公共卫生学院环境医学工程教育部重点实验室；

【摘要】 背景近些年来由于塑料制品的广泛应用和大量生产,以及新冠病毒席卷全球,大量的塑料垃圾和医疗废物排放进了环境。微塑料和纳米塑料是塑料的一种危险形式,其污染成了新型环境问题,引起重点关注。其中纳米塑料由于尺寸小,易迁移,易吸附等特质被人体通过多种途径摄入体内,可穿越生物屏障进入机体多个器官系统、组织和细胞中。通过摄入受污染的食物和水是最主要的接触方式,容易引发胃肠健康危害。方法本研究通过采取40 nm聚苯乙烯微球(PS-NPs),在类器官、动物以及细胞水平上探讨了纳米塑料的肠毒性以及对屏障的损伤作用。结果体外培养小肠类器官,光学显微镜下观察并记录7天生长情况,通过HE染色和肠道特异性标记物(Villin、Muc2、Lysozyme、Chromogranin A)的免疫荧光染色显示小肠类器官具有与体内肠道一致的细胞组成和生理结构,且具有关键功能。将PS-NPs暴露于类器官96 h后,显示类器官活力明显下降,ROS生成增多,细胞凋亡增加,且肠屏障的渗透性增加,肠绒毛(Villin)、粘蛋白(Muc2)、紧密连接(ZO-1、Occludin、Claudin)和凋亡蛋白(Caspase-9)表达均发生改变。另外,亚急性毒性实验显示PS-NPs导致小鼠肠道组织轻微水肿,炎症细胞浸润以及腺体增生。血清和肠组织ELISA检测显示LDH、ROS、IL-6、IL-1β、TNF-α、LPS、DAO和D-lactate含量升高。TUNEL染色显示PS-NPs暴露组小鼠肠道凋亡水平升高。免疫组化显示PS-NPs暴露组小鼠肠道Villin、ZO-1、Occludin、Claudin和E-cadherin表达下降,Muc2升高。AB-PAS染色显示PS-NPs可使小鼠肠道粘液分布改变。在细胞水平,用PSNPs处理肠上皮细胞(IEC-6、MODE-K)后,细胞活性下降,氧化应激水平升高,炎症和凋亡增加,且肠损伤相关蛋白(Villin、Muc2、ZO-1、Occludin和E-cadherin)表达改变。而抗氧化剂NAC处理后肠屏障损伤有所恢复。结论纳米聚苯乙烯可引起肠毒性,可通过诱导氧化应激损伤肠道屏障。更多还原