妊娠期和哺乳期母体暴露于聚苯乙烯纳米塑料通过抑制中性粒细胞胞外诱捕网形成损害子代小鼠骨骼生长

为解决纳米塑料(PS-NPs)对哺乳动物骨骼发育的潜在危害机制问题，同济大学团队通过多组学技术揭示了母体暴露于100 nm PS-NPs通过抑制中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)关键基因(CAMP/ELANE/CTSG)表达，导致子代小鼠股骨生长板厚度减少、骨密度(BMD)异常及炎症反应增强。该研究为评估纳米塑料跨代骨骼毒性提供了重要分子标志物。

　　

在塑料污染日益严重的今天，微塑料(<1 μm)和纳米塑料(<100 nm)已渗透到人类生活的各个角落，从深海到珠穆朗玛峰，甚至出现在人类胎盘和血液中。这些微小颗粒如同"隐形入侵者"，通过食物链进入人体后，究竟会对健康产生哪些影响？特别是对正处于发育关键期的胎儿和婴幼儿，这些外来物质是否会干扰骨骼系统的正常生长？这些问题成为环境健康领域亟待解答的科学难题。

同济大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表的研究，首次系统揭示了母体在妊娠期和哺乳期暴露于聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)对子代骨骼发育的影响及其分子机制。研究人员采用多组学联用技术，结合体内外实验模型，发现PS-NPs会通过干扰关键免疫调控网络，对子代骨骼系统产生剂量依赖性的损害。

研究主要采用了以下关键技术：MicroCT扫描分析骨微结构；转录组测序(RNA-seq)和代谢组学分析；免疫细胞浸润计算分析(ImmuCellAI)；体外骨细胞(RAW264.7和MC3T3-E1)培养模型；以及TRAP染色评估破骨细胞分化等。

3.1 PS-NPs特性与子代生长影响
通过SEM和FTIR确认使用的PS-NPs为100 nm球形颗粒。母体暴露于10 mg/L PS-NPs使子代体重显著增加(10.55±2.04 g vs 对照9.09±1.61 g)，而100 mg/L组(8.18±0.61 g)与对照无差异，提示低剂量可能促进生长而高剂量无影响。

3.2 骨骼组织学变化
HE染色显示100 mg/L PS-NPs显著降低股骨生长板厚度(278±59 μm vs 对照377±108 μm)。免疫组化显示10 mg/L组骨钙素(OCN)表达增加，TRAP染色显示该组破骨细胞长度显著增加(0.74±0.25 mm vs 对照0.54±0.25 mm)。

3.3 骨微结构变化
MicroCT分析发现10 mg/L组骨密度(BMD)和骨体积分数(BV/TV)显著增高(0.55±0.092 g/cm³ vs 对照0.451±0.045 g/cm³)，而100 mg/L组(0.44±0.048 g/cm³)与对照无差异，表明低浓度可能通过抑制骨吸收增加骨量。

3.4 转录组学特征
基因集富集分析(GSEA)显示，100 mg/L组显著抑制氧化磷酸化和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)形成通路；10 mg/L组则抑制破骨细胞分化和NETs通路，同时激活三羧酸循环(TCA)。

3.5 代谢组学特征
100 mg/L组显著干扰TCA循环和呼吸链电子传递；10 mg/L组影响β-丙氨酸代谢等通路，与转录组能量代谢改变相互印证。

3.7 NETs通路验证
qPCR和Western blot证实PS-NPs下调NETs关键基因SRF、ELANE和CAMP表达。免疫浸润分析显示100 mg/L组中性粒细胞和单核细胞比例显著降低，MPO免疫组化进一步验证该结果。

3.8-3.9 骨细胞体外实验
PS-NPs对RAW264.7细胞呈剂量依赖性毒性(IC₅₀=73.0 mg/L)，但对MC3T3-E1细胞即使500 mg/L仍保持81.9%活力。有趣的是，10 mg/L PS-NPs在RANKL存在时促进破骨细胞形成，与体内抑制骨吸收的结果相反，提示骨微环境对NPs效应的调控作用。

这项研究首次阐明母体PS-NPs暴露通过抑制SRF-MRTFA-CAMP/ELANE/CTSG轴，干扰NETs形成，进而破坏骨骼免疫微环境的跨代毒性机制。特别值得注意的是，10 mg/L和100 mg/L PS-NPs表现出不同的作用模式：低浓度主要通过抑制破骨细胞活性增加骨量，而高浓度则通过抑制生长板发育影响骨骼生长。

研究创新性地将环境污染物暴露与先天免疫调控联系起来，为理解纳米塑料的骨骼发育毒性提供了新视角。发现的NETs相关分子可能成为评估塑料污染骨骼风险的生物标志物。同时，体外与体内结果的差异警示我们，评估纳米材料健康风险时需考虑组织微环境的复杂调控作用。

这些发现对制定孕期环境污染物暴露指南具有重要参考价值，也为开发针对塑料污染所致骨骼发育异常的干预策略提供了潜在靶点。随着塑料污染的持续加剧，这项研究为评估其长期健康影响奠定了重要科学基础。