综述：微纳塑料诱导线粒体功能障碍和细胞器通讯异常：毒理学视角

本综述系统阐述微纳塑料（MNPs）通过诱导线粒体氧化应激、钙稳态失调、ATP生成受损等机制破坏细胞器通讯（如内质网、溶酶体），导致代谢紊乱、神经退行性变等系统毒性，并提出靶向抗氧化剂（如MitoQ）、自噬调节剂等干预策略，为评估MNPs健康风险提供毒理学视角。

　　

文献检索方法

本文通过非系统性文献综述，检索PubMed、Scopus等数据库中2015-2024年发表的微纳塑料（MNPs）毒性研究，聚焦其与线粒体及细胞器互作的机制。

MNPs的细胞摄取机制

MNPs通过内吞（如网格蛋白、小窝蛋白途径）或吞噬作用进入细胞，其效率受粒径（纳米级易内吞，微米级依赖吞噬）、表面特性及细胞类型影响。例如，小鼠腹膜巨噬细胞可吞噬1-2 mm的微塑料（MPs），而纳米塑料（NPs）更易通过膜融合进入胞质。

MNPs诱导的线粒体功能障碍

MNPs与线粒体直接互斥引发多重损伤：

1. 1.
   氧化应激：MNPs破坏电子传递链（ETC），增加活性氧（ROS）生成，导致脂质过氧化和mtDNA突变。
2. 2.
   结构损伤：线粒体嵴结构坍塌，膜电位（ΔΨ_m）下降，影响ATP合成酶功能。
3. 3.
   动力学失衡：融合（如MFN1/2）与裂变（如DRP1）蛋白表达异常，引发碎片化线粒体累积。
4. 4.
   凋亡通路激活：胞内钙超载促发线粒体通透性转换孔（mPTP）开放，释放细胞色素c，启动Caspase级联反应。

细胞器通讯紊乱

MNPs破坏线粒体与内质网（ER）、溶酶体、细胞核间的膜接触位点（MCSs）：

• •
  ER-线粒体互作：钙离子（Ca²⁺）双向流动受阻，加剧ER应激（如IRE1α通路激活），未折叠蛋白反应（UPR）失调。
• •
  溶酶体-线粒体轴：MNPs积累于溶酶体导致pH失衡，水解酶泄漏，进而损伤线粒体膜完整性。
• •
  表观遗传效应：线粒体ROS扩散至核内，引起组蛋白修饰（如H3K9me3）和基因组不稳定性。

系统毒性 implications

MNPs及其添加剂（如DEHP、聚苯乙烯PS）通过线粒体毒性引发多器官病变：

• •
  心脏：DEHP抑制Nrf1介导的线粒体生物合成，诱发心肌纤维排列紊乱（鹌鹑模型，250 mg/kg/天）。
• •
  神经：PS NPs激活小胶质细胞中NLRP3炎症体，促进Tau蛋白磷酸化，加速神经退行进程。
• •
  生殖：聚丙烯微塑料（PP-MPs）干扰卵巢颗粒细胞线粒体动力学，降低雌激素合成关键酶表达。

毒性缓解策略

靶向干预手段包括：

• •
  线粒体抗氧化剂：MitoQ、SS-31直接清除ROS，保护ETC复合物活性。
• •
  ER应激调节剂：4-苯基丁酸（4-PBA）缓解UPR过度激活。
• •
  自噬诱导剂：雷帕霉素通过mTOR通路增强受损线粒体清除（线粒体自噬）。

研究展望

当前研究多集中于PS颗粒，未来需拓展至聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等常见环境塑料；需结合慢性低剂量暴露模型，探究共污染物（如吸附的POPs）的协同效应，并通过多组学技术揭示表观遗传调控网络。

结论

MNPs作为线粒体毒性触发剂，通过破坏能量代谢、细胞器对话及表观遗传稳态，驱动多系统疾病发生。跨学科合作与环境相关条件下的干预验证是未来风险管控的关键。