探索聚苯乙烯纳米塑料尺寸的细胞毒性机制

基本信息

英文标题：Nano-plastics and gastric health: Decoding the cytotoxic mechanisms of polystyrene nano-plastics size

中文标题：纳米塑料与胃部健康：解码聚苯乙烯纳米塑料尺寸的细胞毒性机制

发表期刊：《Environment International》

影响因子：11.8

作者单位：江苏省淡水渔业研究所、南京医科大学附属南京第一医院心胸外科、马来西亚圣大学等

作者信息：Mingming Han、Tian Zhu、Ji Liang et al.

研究背景

塑料污染已成为全球关注的问题，特别是被称为微塑料的微观颗粒。这些微塑料随着时间的推移会进一步破碎成纳米塑料(NPs)，通过微生物降解、紫外线照射和物理磨损等过程。这些纳米塑料已经渗透到我们的环境中，进入我们的食物和饮用水，从而进入我们的身体。这些微塑料对我们的胃肠道(GI)系统可能产生深远的影响，对整体健康构成潜在威胁。

研究方法

研究者通过将人类胃成纤维细胞(HGF)与不同尺寸(80、500、650纳米)的聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)共培养，并在24小时内详细研究了它们的细胞反应。使用了多种实验技术，包括细胞吞噬测试、细胞DNA损伤检测、线粒体膜电位检测、ROS检测、凋亡检测、细胞钙离子测定、坏死检测、西方印迹和荧光定量等。

实验结果

图3

图4

图3和图4分别展示了不同尺寸PS颗粒对HGFs凋亡和坏死的影响。通过免疫荧光染色法和西方印迹法分析了与凋亡和坏死相关的蛋白质表达水平。

图5

图5描述了不同尺寸PS颗粒对HGFs DNA损伤的影响。通过免疫荧光染色法观察了DNA损伤情况，并通过分析相关基因表达水平来评估损伤程度。

研究发现，随着PS颗粒尺寸的减小，细胞摄取PS颗粒的数量显著增加。这些PS颗粒诱导的细胞死亡，包括凋亡和坏死，表现出对颗粒尺寸和浓度的明显依赖性。特别是较大的PS颗粒表现出更强的细胞毒性效应。进一步分析表明，细胞膜电位显著降低，同时在PS颗粒暴露后ROS水平显著增加。这表明线粒体功能受到严重干扰，氧化应激增强。较大的PS颗粒在导致线粒体功能障碍方面尤为有害。深入探索PS颗粒对与渗透转换孔(PTP)相关的基因的影响，揭示了这些PS颗粒引发了内部钙离子激增。这种激增导致了线粒体膜电位的妥协，与提高的ROS水平一起，进一步催化DNA损伤并启动细胞死亡途径。

研究结论

本研究揭示了PS颗粒在胃上皮细胞中引起的细胞死亡的复杂机制，并强调了PS颗粒对胃肠道健康的影响。这项研究的发现对于塑造未来的医疗保健策略和通知相关的环境政策具有重要意义。

胃肠道疾病对全球健康产生重大影响，造成大量的医疗干预和死亡。

环境中的微塑料和纳米塑料，由于一次性塑料的广泛使用，成为一个新的健康关注点。

这些纳米塑料通过食物链进入人体，可能对胃肠道健康构成威胁。

研究共培养了人类胃纤维细胞和不同尺寸的聚苯乙烯纳米颗粒，观察了24小时内的细胞反应。

发现细胞会摄取这些纳米颗粒，且颗粒越小，摄取越多。

纳米颗粒的尺寸和浓度对细胞死亡方式有显著影响，大颗粒更有可能导致细胞死亡。

暴露于纳米颗粒会导致细胞膜电位降低和氧化应激增加，影响线粒体功能。

大颗粒纳米塑料特别会导致线粒体功能障碍，并通过钙离子涌入引发细胞死亡。

研究揭示了纳米塑料对胃上皮细胞的影响及其对胃肠道健康的潜在后果。

这些发现可能对未来医疗策略和环境政策产生重要影响。