聚苯乙烯纳米颗粒对成年雄性大鼠及其后代的直接与跨代生殖效应研究

本研究揭示500 nm聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NP）经60天亚慢性暴露后，直接引发成年雄性Wistar大鼠精子胞质残留（cytoplasmic droplets）增加、附睾尾精子计数上升及单核细胞比例升高，并首次证实其可跨代干扰F1代雌性子代的动情周期（estrous cycle）调控，为环境纳米塑料污染对人类生殖健康的潜在风险提供重要实验证据。

　　

Highlight

聚苯乙烯（Polystyrene, PS）作为最具代表性的塑料污染物之一，其纳米级颗粒（PS-NP）引发的生殖健康风险正受到日益关注。本研究通过系统暴露实验，揭示PS-NP对雄性生殖系统的直接损伤与跨代遗传效应，为环境污染物与生殖健康的关联提供了关键证据。

INTRODUCTION

聚苯乙烯（PS）是环境中最普遍的塑料碎片类型之一（Li et al., 2016）。尺寸小于5毫米的微塑料（microplastics）和小于1微米（< 1 μm）的纳米塑料（nanoplastics）属于新兴污染物，它们既被用于化妆品和药品制造，也源于大块塑料的降解过程（Barnes et al., 2009; Mitrano et al., 2021）。这些颗粒广泛存在于食品、饮用水、瓶装饮料中，甚至空气中也能检测到其存在。

Polystyrene nanoplastics

本研究使用的聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NP）直径为500 nm，购自Alpha Nanotech Inc.（温哥华，加拿大）。颗粒配制为两种实验剂量：0.15 mg/天（低剂量组）和1.50 mg/天（高剂量组），以0.3 mL蒸馏水为溶剂经口灌胃给予。供应商提供的技术参数包括：尺寸500 nm、变异系数（CV）< 3%、圆度 > 0.980，表面为羧基修饰以增强分散稳定性。

RESULTS

在整个实验过程中，未观察到动物出现明显中毒或应激表现。体重增长、器官重量在两组研究中均无显著差异（见表1），但研究二中高剂量组动物的脾脏重量呈下降趋势。基于这一现象，我们进一步分析了白细胞分类计数。虽然白细胞总数未发生改变，但高剂量组血液中的单核细胞（monocytes）相对数量显著上升（p < 0.05）。此外，高剂量组附睾尾中精子相对计数升高，同时精子胞质残留现象明显增多。

DISCUSSION

男性因素导致的不孕症占不孕病例的70%，而环境因素是男性生育力下降的重要诱因（Babakhanzadeh et al., 2020）。近期在中国人群中的研究显示，微塑料暴露水平与精液质量下降呈正相关（Zhang et al., 2024）。我们的工作首次在动物模型中证实PS-NP暴露不仅直接影响雄性生殖指标，还可跨代影响雌性子代的生殖周期调控，提示纳米塑料可能通过表观遗传等机制干扰后代发育。

CONCLUSIONS

塑料污染已成为全球性环境问题，纳米塑料作为新兴污染物对生殖系统的影响亟待重视。本研究从直接效应和跨代效应两个维度，证实PS-NP暴露可导致精子异常（如胞质残留增多）、附睾精子计数变化以及单核细胞比例上升，并首次报道其对子代动情周期的干扰。这一发现为评估塑料污染对人类生殖健康的长期风险提供了重要依据。