巨噬细胞内聚苯乙烯纳米颗粒的溶酶体依赖性跨细胞转运机制及其生物学意义

本文揭示了聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）在巨噬细胞内的溶酶体依赖性跨细胞转运过程。研究发现PS-NPs通过诱导溶酶体活化，吸附关键蛋白酶CTSD，并依赖Ca2+介导的溶酶体胞吐作用实现外排，为纳米颗粒的生物迁移机制研究提供了新视角。

　　

Highlight

本研究首次系统阐明聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）在巨噬细胞内通过溶酶体途径完成跨细胞转运的全过程，创新性地利用纳米颗粒蛋白质吸附特性证实溶酶体特异性成熟-CTSD可作为胞吐标志物，为纳米材料生物效应研究提供新方法。

PS-NPs

本实验使用100 nm粒径的聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs），包括红色荧光标记PS-NPs（激发波长620 nm，发射波长680 nm）和磁性PS-NPs（Fe₃O₄核外包覆聚苯乙烯），均购自北京中科雷鸣科技有限公司。更多详细信息见支持信息（Text S1）。

Cell culture and differentiation

人单核白血病细胞系THP-1（SCSP-567）购自中国科学院细胞库。细胞使用含10%胎牛血清的RPMI-1640培养基培养，并添加1%青霉素-链霉素溶液。将THP-1细胞以1×10⁶ cells/孔接种于6孔板，加入100 ng/mL佛波酯（PMA）诱导分化48小时形成贴壁巨噬细胞。

PS-NPs entering macrophages are transported to lysosomes

前期研究证实PS-NPs可高效进入THP-1细胞。人体血液中检测到的塑料颗粒浓度最高达7.1 μg/mL，实际纳米颗粒浓度可能更高。本研究选择5 μg/mL作为实验浓度，通过共聚焦显微镜观察到PS-NPs进入细胞后与溶酶体标记物LAMP1共定位，证实其被转运至溶酶体。

Conclusion

本研究揭示了巨噬细胞内PS-NPs的溶酶体依赖性跨细胞转运机制：PS-NPs定位于溶酶体并诱导其活化，最终通过Ca²⁺介导的溶酶体胞吐排出细胞。利用PS-NPs的强吸附特性和蛋白质组学技术，我们鉴定出关键溶酶体蛋白CTSD，并通过检测胞外成熟-CTSD建立了一种验证溶酶体胞吐的新方法。