纳米塑料暴露诱发肺纤维化风险及其毒理机制初探

【作者】 徐明恺； 古丽娜热·哈力木； 张致淳； 韩芝洋； 李玉琦；

【机构】 中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院污染生态与环境工程重点实验室； 辽宁省超级抗原研究重点实验室； 中国科学院大学；

【摘要】 纳米塑料作为一种新型环境污染物在大气中多以悬浮性细颗粒物的形式广泛存在,是空气中可吸入颗粒物的重要组成,可随着呼吸进入并沉积在肺部,攻击肺泡上皮细胞,导致诱发肺纤维化等疾病的风险。已证明肺纤维化发病与大气可吸入颗粒物污染相关,因此评估纳米塑料可能诱发肺纤维化的毒性风险及其毒理机理十分重要。本研究发现,不同粒径、不同电荷的聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)均可诱导A549肺泡上皮细胞发生上皮-间充质转化(EMT),表现为细胞的EMT标志蛋白(E-Cad,MMP2)表达升高和细胞迁移能力增强;并且可诱导A549细胞内活性氧自由基(ROS)累积和NADPH氧化酶4(NOX4)表达上调。EMT的发生,提示了纳米塑料可以诱发肺纤维化的强烈风险。NOX4是生成ROS的重要来源,主要定位于线粒体膜和内质网膜上,而PS-NPs可引起线粒体功能障碍,如线粒体膜电位改变和细胞能量代谢受损;同时,PS-NPs上调了应激标志蛋白(Bi P,ATF4)表达,激活了内质网应激反应。另外,PS-NPs对A549细胞的上述毒性效应可以被NOX4基因沉默所逆转,证实了NOX4是PS-NPs造成EMT化过程中的关键节点。研究还发现PS-NPs的毒理效应及其机理与颗粒物的浓度、粒径大小和表面电荷密切相关,带正电的小粒径PS-NPs毒性更强。研究成果可为纳米塑料大气污染的生态风险预测提供科学依据。更多还原