双壳类动物免疫系统中的“搭便车者”：混合微塑料和纳米塑料会引发血细胞自噬

《Environmental Pollution》：Hitchhikers in bivalve immune system: Mixed microplastics and nanoplastics triggers hemocyte autophagy

微塑料和纳米塑料混合物的共存动态重塑了双壳类血细胞负担，非加和效应下不同亚群选择性摄入：颗粒尺寸比例通过“搭便车”效应和竞争内吞途径调控吞噬动力学，小颗粒协同增强大颗粒摄入导致溶酶体损伤及线粒体-溶酶体通讯激活，半颗粒细胞更显著。混合尺寸暴露通过协同作用削弱血细胞吞噬能力，尺寸互作是免疫毒性的关键机制。

　　本研究聚焦于海洋生物在面对混合尺寸微塑料和纳米塑料（MNPs）时，其免疫系统的响应机制。随着塑料污染的加剧，大量塑料垃圾在海洋环境中逐渐分解为微塑料（MPs，<5毫米）和纳米塑料（NPs，<1微米），这些微小颗粒已经成为全球性环境问题。研究发现，这些塑料颗粒通常以多种尺寸共存的形式存在，而它们的混合状态对水生生物免疫系统的影响尚未完全明确。通过深入探讨不同尺寸塑料颗粒在混合暴露条件下的细胞摄取动态，以及对免疫细胞功能的具体影响，本研究揭示了混合塑料颗粒对海洋生物健康可能带来的潜在风险。

研究以牡蛎（*Crassostrea hongkongensis*）为模型生物，因其作为滤食性动物，能够大量摄取海水中的颗粒物质，从而成为污染物的“哨兵”。牡蛎的循环系统是半开放式的，其血淋巴直接渗透到组织中，使得摄入的塑料颗粒能够迅速进入体内，进而对免疫系统产生影响。牡蛎的免疫系统主要依赖于循环中的血细胞（hemocytes），这些细胞负责非特异性免疫反应，如吞噬作用、包被作用和细胞毒性等。血细胞根据其形态和功能被分为三种主要亚群：粒细胞（granulocytes，G）、半粒细胞（semigranulocytes，SG）和无粒细胞（agranulocytes，AG）。每种亚群具有不同的受体分布、吞噬能力和溶酶体酶含量，共同维持免疫稳态。

研究发现，在混合尺寸塑料颗粒的暴露下，不同血细胞亚群的反应存在显著差异。粒细胞展现出对纳米塑料的广泛摄取能力，无论颗粒的组成如何，其摄取效率都保持较高水平。相比之下，半粒细胞表现出选择性摄取行为，其摄取模式受到颗粒尺寸分布的影响。当纳米颗粒的比例发生变化时，半粒细胞的摄取行为也随之调整，显示出对不同尺寸颗粒的偏好性。这种选择性摄取可能与半粒细胞表面的受体特性有关，使其在面对不同颗粒时能够优先识别并处理某些尺寸的塑料。

研究进一步揭示了混合尺寸塑料颗粒之间的相互作用机制。较大的纳米颗粒能够通过“搭便车”效应促进较小颗粒的摄取，即它们在进入细胞后，能够带动其他较小颗粒一同被摄入。然而，这种促进作用并不意味着所有颗粒都能被有效处理，反而可能导致细胞内处理路径的竞争。例如，较大的颗粒可能占据溶酶体等关键细胞器，从而限制了较小颗粒的处理效率，最终导致细胞内负荷过重。这种现象在半粒细胞中尤为明显，因为它们在混合颗粒暴露下更容易受到颗粒比例变化的影响。

此外，研究还发现，混合尺寸塑料颗粒的暴露可能引发细胞内部的复杂反应。例如，当较小的纳米颗粒与较大的微塑料同时存在时，它们的协同作用可能加剧细胞内的损伤，导致溶酶体功能受损和线粒体活性下降。这些细胞器的损伤可能进一步引发线粒体与溶酶体之间的信号交流，以及自噬过程的异常。这种细胞内部的相互作用不仅影响了塑料颗粒的摄取效率，还可能对免疫细胞的整体功能产生深远影响。

研究还通过实验和建模分析，评估了不同尺寸颗粒在混合暴露条件下的摄取动态。实验中，牡蛎血细胞被暴露于两种不同组合的塑料颗粒：一种是小尺寸纳米颗粒（20纳米）与中等尺寸纳米颗粒（200纳米）的混合（S + M），另一种是小尺寸纳米颗粒（20纳米）与大尺寸微塑料（2微米）的混合（S + L）。颗粒的比例被设定为80:20、50:50和20:80，总浓度分别为5毫克/升和500微克/升，暴露时间为10小时。通过使用Loewe加和性模型对荧光强度数据进行标准化处理，研究团队能够更准确地评估不同颗粒组合对细胞摄取的影响。

研究结果显示，混合颗粒的暴露可能导致细胞摄取行为的显著变化。在低浓度情况下，不同颗粒之间的相互作用并不明显，但随着浓度的增加，颗粒之间的竞争和协同效应逐渐显现。例如，当小尺寸颗粒的比例增加时，它们可能通过某种机制促进大尺寸颗粒的摄取，从而导致细胞内负荷的快速增加。这种现象可能与颗粒的物理特性有关，如表面电荷、形状和大小，这些因素可能影响颗粒在细胞膜上的结合能力以及进入细胞的路径。

值得注意的是，研究还强调了血细胞亚群在混合颗粒暴露下的协调作用。在单一颗粒暴露条件下，不同亚群的摄取行为可能较为独立，但在混合颗粒的情况下，它们的相互作用变得更加复杂。例如，粒细胞可能在某些情况下优先摄取小颗粒，而半粒细胞则可能在特定比例下表现出对大颗粒的偏好。这种亚群之间的协调可能有助于提高整体的免疫清除能力，但也可能在某些情况下导致免疫系统的紊乱，进而影响海洋生物的健康。

研究的意义在于，它为理解混合尺寸塑料颗粒对水生生物免疫系统的潜在影响提供了新的视角。传统研究往往关注单一尺寸颗粒的影响，而忽视了实际环境中颗粒混合的复杂性。通过建立摄取动力学模型，研究团队能够更精确地模拟和预测不同颗粒组合对细胞功能的影响，为评估塑料污染对海洋生态系统的风险提供了科学依据。此外，研究还揭示了颗粒之间的相互作用机制，这有助于开发更有效的塑料污染防控策略，尤其是在处理混合颗粒污染时。

在实际应用中，这些发现可能对环境管理和生态保护产生重要影响。由于塑料污染的复杂性和多样性，传统的单一颗粒处理方法可能不足以应对现实中的混合污染情况。因此，了解不同颗粒尺寸之间的相互作用，以及它们对免疫细胞功能的具体影响，对于制定全面的污染防控措施至关重要。例如，通过调整颗粒的比例或尺寸，可以优化污染物的清除效率，减少对免疫系统的负面影响。

同时，研究也对人类健康产生了启示。由于微塑料和纳米塑料可能通过食物链传递，它们对海洋生物的影响也可能间接威胁到人类健康。例如，海洋生物体内的塑料颗粒可能通过食用进入人体，进而影响免疫系统功能。因此，理解这些颗粒对生物体的影响机制，不仅有助于保护海洋生态系统，也为评估人类健康风险提供了重要参考。

综上所述，本研究通过系统的实验和建模分析，揭示了混合尺寸塑料颗粒对牡蛎血细胞功能的复杂影响。研究发现，不同血细胞亚群在面对混合颗粒时表现出不同的摄取模式和功能响应，这种差异可能与颗粒的物理特性、细胞表面受体的分布以及细胞内的处理路径有关。此外，研究还强调了颗粒之间的相互作用，如“搭便车”效应和竞争效应，这些作用可能显著改变细胞对塑料颗粒的处理能力。通过深入探讨这些机制，研究为理解塑料污染对水生生物免疫系统的潜在影响提供了新的科学依据，同时也为未来的环境管理和健康风险评估提供了重要的理论支持。