“见微知著”：微纳米塑料的生殖毒性及其干预

【作者】 陈莹； 程成； 徐文清； 崔燕凡； 王玉杰； 陈厚仰； 罗韬；

【机构】 南昌大学生物医学创新研究院； 江西省妇幼保健院生殖中心； 生殖健康与优生优育江西省重点实验室；

【摘要】 研究目的:塑料污染是全球公认的21世纪最紧迫的环境问题之一,长久以来备受关注。塑料污染物进入环境后极难完全降解,会分解成粒径1 nm到5 mm的微纳米塑料。微纳米塑料在环境中无处不在,分布在世界各个角落,并通过各种方式进入人体内,在给生态系统和人类健康造成重大风险。生殖系统一直被认为是塑料污染的主要作用靶点之一,本研究旨在研究微纳米塑料对生殖的毒性机制及其干预。方法:通过体外卵巢颗粒细胞、精原细胞和人精子与不同粒径微纳米塑料共孵育以及小鼠体内长期暴露实验构建微纳米塑料的体外和体内暴露模型,检测微纳米塑料对小鼠生育力、卵巢和睾丸结构、雄性和雌性生殖功能的影响、并利用转录组找寻介导微纳米塑料的通路。此外,利用热裂解气质联用和激光红外成像技术检测精液和卵泡液中微纳米塑料的含量。最后,针对微纳米塑料的清除和抗氧化的角度,利用纳米磁性铁和抗氧化天然化合物对微纳米塑料的毒性进行干预探索。结果:不同粒径纳米塑料(25-100 nm)破坏卵巢和睾丸结构,降低雄性和雌性生殖功能,导致小鼠生育力降低,而PI3K-AKT通路和NF-KB/MAPK/NRF2通路在其中起到重要作用。人精液和卵泡液中均检测到不同种类的微纳米塑料,纳米塑料能进入人精子,并在精液相关浓度下抑制人精子功能,而在卵巢早衰病人的卵泡液中微塑料含量更多。最后,我们发现磁性纳米铁材料对25 nm聚苯乙烯纳米塑料的沉降率高达98.5%,且通过沉降聚苯乙烯纳米塑料能完全消除其人精子毒性。此外,抗氧化中药单体红景天苷、圣草酚和骨髓间充质干细胞培养上清能干预纳米塑料对卵巢颗粒细胞的毒性。结论:我们的研究结果揭示了微纳米塑料的生殖毒性并提供了有效的毒性干预手段。更多还原