聚苯乙烯微塑料通过蛋白质组学分析揭示其被人牙龈成纤维细胞内化、增强细胞运动性并诱导分子变化

本研究聚焦微塑料对人类健康的影响，针对聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）与人牙龈成纤维细胞（hGF）的相互作用展开深入探讨。研究人员通过细胞毒性检测、内化观察、蛋白质组学分析和功能实验，发现PS-MPs在50μg/mL浓度下仅引起轻微细胞毒性，但能被约10%的细胞有效内化，并显著改变389种蛋白质的表达，涉及上皮-间质转化（EMT）、糖代谢、炎症反应和内分泌干扰等多条通路。尤为重要的是，研究证实PS-MPs处理可增强细胞运动性，这为理解微塑料口腔暴露的潜在健康风险提供了关键分子证据，对公共健康防护具有重要启示。

　　

在当今社会，塑料制品因其多功能性和化学稳定性被广泛应用于包装、日用品、医疗器械等各个领域，然而，随之而来的环境污染问题日益凸显。塑料在自然环境中难以降解，通过风化、光氧化等作用逐渐破碎成小于5毫米的微塑料（MPs）甚至更小的纳米塑料（NPs），这些微小颗粒已广泛存在于空气、水体和土壤中，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。其中，聚苯乙烯（PS）作为塑料的主要化学成分之一，其微塑料形式（PS-MPs）与细胞损伤的相关性已引起学界关注。

尽管现有研究对微塑料在胃肠道和下呼吸道的效应有较多探讨，但口腔作为人体与外界环境的第一道屏障，尤其是牙龈区域，因其特殊的解剖结构（如牙龈沟和牙周袋）更容易滞留食物颗粒和微塑料，却鲜有研究深入探索。此外，牙科矫正器、咬合垫等长期接触口腔的塑料设备也可能释放微纳米塑料，进一步增加了局部暴露的风险。为此，研究人员选择人牙龈成纤维细胞（hGF）作为模型，系统评估PS-MPs的细胞毒性、内化能力、分子机制及对细胞功能的影响，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用MTT法检测细胞代谢活性以评估毒性；通过流式细胞术和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察微塑料内化；借助透射电子显微镜（TEM）明确PS-MPs的亚细胞定位；利用鸟枪法蛋白质组学进行全蛋白表达谱分析；通过Western blot对关键蛋白进行验证；并采用细胞划痕实验分析细胞迁移能力。所有实验均设置多时间点（24、48、72小时）和多浓度梯度，以确保结果的全面性和可靠性。

PS-MPs exhibit cytotoxic effects on hGF cells

通过MTT实验发现，浓度在0.25-25μg/mL的PS-MPs处理24、48和72小时后均未对hGF细胞活力产生显著影响，而50μg/mL浓度下处理48和72小时则出现轻微细胞毒性。流式细胞术检测细胞周期显示，PS-MPs处理并未引起各周期阶段的显著改变。

PS-MPs are internalized by hGF cells

共聚焦显微镜和三维重建图像显示，荧光标记的PS-MPs能够被hGF细胞内化，且与早期内体标志物EEA1部分共定位，证实其主要通过内吞作用进入细胞。流式细胞定量表明约8-9%的细胞发生了内化，而TEM观察进一步明确PS-MPs被包裹在内体结构中。

Shotgun proteomics of hGF treated with PS-MPs

蛋白质组学分析鉴定出389个差异表达蛋白，富集分析揭示这些蛋白涉及多个关键通路：包括上皮-间质转化（EMT）、糖酵解、脂代谢、炎症反应（如干扰素α和γ）、内分泌功能（雄激素和雌激素反应）以及癌症相关通路（如Myc靶点）。这些变化呈现出时间依赖性模式，48小时和72小时的处理分别引发早期和晚期分子响应。

Validation of key proteins/pathways identified by proteomic analysis

Western blot结果验证了蛋白质组学的发现：纤维蛋白（Fibronectin，EMT标志物）表达显著下调，STAT1（信号转导与转录激活因子1）和钙网蛋白（CALR）表达降低，而VDAC1（电压依赖性阴离子通道1）在48小时表达上升、72小时下降，这些变化与EMT、代谢重编程和应激响应密切相关。

Impact of PS-MPs on the motility of hGF cells

细胞划痕实验证明，经PS-MPs处理的hGF细胞迁移能力显著增强，伤口闭合速度较对照组明显加快，12小时闭合率可达59.4%，而对照组仅为29.1%。这一发现从功能层面证实了PS-MPs通过诱导EMT促进细胞运动性。

研究结论与讨论部分强调，PS-MPs虽在实验浓度下仅引发有限细胞毒性，但其能够被人牙龈成纤维细胞有效内化，并深刻影响细胞蛋白质稳态，调控涉及代谢、炎症、内分泌及癌症进展的多条信号通路。尤其值得注意的是，PS-MPs暴露增强了细胞运动能力，这提示其可能促进口腔组织的病理变化，如炎症持续、修复异常甚至肿瘤转移。本研究首次在牙龈细胞模型中系统揭示PS-MPs的分子效应，为评估微塑料口腔暴露的健康风险提供了实验依据，对公共健康政策制定和口腔临床材料应用具有重要参考价值。未来需进一步开展长期暴露研究和人群流行病学调查，以全面揭示微塑料的潜在危害。