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为探究微囊藻毒素（MCs）与微纳米塑料（MPs/NPs）的联合生殖毒性，研究人员以雄性斑马鱼和 GC-2 细胞为模型，发现 MCLR 与 PSMPs/PSNPs 共暴露加剧 DNA 损伤、线粒体功能障碍及细胞周期阻滞，揭示其协同生殖毒性风险。
在全球水体污染日益严峻的背景下，微囊藻毒素（MCs）与微塑料（MPs）、纳米塑料（NPs）的共存问题成为威胁水生生物及人类健康的潜在隐患。MCs 作为蓝藻水华释放的肝毒性多肽，其典型代表微囊藻毒素 - LR（MCLR）已被证实可在生物体内蓄积，引发肝脏、肾脏等多器官损伤，甚至与人类肝癌、神经系统疾病相关。而 MPs/NPs 凭借其微小粒径和高表面吸附特性，不仅能直接穿透生物屏障，还可作为污染物载体加剧毒性效应。然而，二者在雄性生殖系统中的协同毒性机制仍迷雾重重，尤其是对精子发生、睾丸结构及线粒体功能的影响尚不明确。
为破解这一科学难题，安徽医科大学的研究团队开展了一项系统性研究，相关成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》。研究聚焦于 MCLR 与聚苯乙烯微塑料（PSMPs，5 μm）、聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs，80 nm）对雄性斑马鱼的联合生殖毒性，通过体内外实验揭示其潜在作用路径，为评估复合污染的健康风险提供关键科学依据。
研究采用了多种关键技术方法：利用扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）表征 PSMPs/PSNPs 的形貌及粒径分布；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测 MCLR 的吸附动力学；运用组织病理学（H&E 染色）和透射电镜观察睾丸结构损伤；借助免疫组化（IHC）和免疫荧光染色检测 γH2AX（DNA 双链断裂标志物）表达；采用流式细胞术分析 GC-2 细胞周期分布及线粒体膜电位（MMP）变化；通过彗星实验评估 DNA 损伤程度；利用 Western blot 检测细胞周期蛋白（CDK1、Cyclin D1）、线粒体动态相关蛋白（Drp1、Fis1、OPA1、Mfn1）及 DNA 损伤响应（DDR）蛋白（ATM、PARP、DNA-PKcs）的表达水平。
3.1 MCLR 在 PSMPs/PSNPs 表面的吸附特性
实验发现，PSMPs 和 PSNPs 对 MCLR 均具有显著吸附能力，其中 PSNPs 的吸附效率更高（37.7% vs PSMPs 的 32.4%），且两者共存时吸附率可达 66.1%。这表明 MPs/NPs 可能通过吸附作用增强 MCLR 的生物可利用性，为协同毒性奠定基础。
3.2 睾丸组织形态与线粒体结构损伤
单独暴露 MCLR 或 PSMPs/PSNPs 均导致斑马鱼睾丸生精小管排列紊乱、上皮细胞溶解，而共暴露组损伤更严重，表现为细胞间隙扩大、生精细胞减少。透射电镜显示，共暴露组线粒体肿胀、嵴断裂甚至外膜破裂，PSNPs 联合 MCLR 组损伤最为显著，提示纳米级颗粒的毒性更强。
3.3 氧化应激反应加剧
在斑马鱼睾丸中，MCLR 单独暴露导致超氧化物歧化酶（SOD）活性升高、过氧化氢酶（CAT）活性降低，而 PSNPs 的加入进一步抑制 CAT 活性。GC-2 细胞实验表明，MCLR 与 PSNPs 共暴露显著升高活性氧（ROS）水平，且呈剂量依赖性，证实氧化应激是协同毒性的重要机制。
3.4 细胞周期阻滞与蛋白表达异常
流式细胞术显示，共暴露组 GC-2 细胞在 G0/G1 期显著滞留，G2/M 期细胞比例减少。Western blot 结果显示，细胞周期蛋白 CDK1 表达上调，Cyclin D1 表达下调，表明 PSNPs 加剧了 MCLR 诱导的细胞周期紊乱，可能通过干扰 CDK-cyclin 复合物功能实现。
3.5 DNA 损伤与修复通路激活
γH2AX 免疫染色及彗星实验显示，共暴露组 DNA 损伤程度显著高于单暴露组，PSNPs 联合 MCLR 组的彗星尾长、尾矩等指标均显著增加。同时，DDR 通路蛋白 ATM、PARP、DNA-PKcs 表达上调，提示细胞试图通过激活修复机制应对严重的 DNA 损伤，但修复能力有限，最终导致基因组不稳定。
3.6 线粒体功能全面受损
Mito-Tracker Green 染色显示，共暴露组线粒体形态异常率显著升高，表现为碎片化和肿胀。线粒体膜电位（MMP）降低、呼吸链复合物 IV 活性抑制及 ATP 含量减少，表明线粒体动力学失衡（裂变蛋白 Drp1/Fis1 上调、融合蛋白 OPA1/Mfn1 下调）和生物合成受阻（PGC1α、Nrf1、mtTFA 表达降低）共同导致能量代谢崩溃，这可能是精子活动力下降的关键原因。
本研究首次系统揭示了 MCLR 与 PSMPs/PSNPs 在雄性生殖系统中的协同毒性机制：两者通过吸附作用形成复合污染物，增强 MCLR 的生物利用度，进而诱导过量 ROS 生成，引发 DNA 损伤和 DDR 通路激活，同时破坏线粒体动态平衡与生物合成，导致细胞周期阻滞和能量危机，最终损害睾丸生精功能。值得注意的是，PSNPs 因粒径更小、表面活性更高，其协同毒性效应显著强于 PSMPs，提示纳米塑料的环境风险需格外警惕。
这些发现不仅拓展了 MCs 与 MPs/NPs 复合污染的毒性机制认知，也为制定水体污染物联合暴露的安全阈值提供了关键数据，对防控蓝藻水华期间的男性生殖健康风险具有重要指导意义。未来研究需进一步关注环境相关浓度下的长期暴露效应及跨代遗传影响，为完善水质标准和制定污染治理策略提供更全面的科学支撑。
