聚苯乙烯微塑料通过激活环氧合酶-2信号通路诱导骨细胞衰老的机制研究

本研究针对环境污染物聚苯乙烯微塑料（MPs）对骨骼系统的潜在危害，首次揭示MPs通过激活COX2-PTGDS/PTGIS通路促进前列腺素合成，诱发氧化应激和DNA损伤，最终导致骨细胞衰老。该发现为环境微塑料暴露引发的骨代谢异常提供了分子机制解释，并为COX2抑制剂（如阿司匹林）的干预策略提供了实验依据。

　　

随着塑料制品的广泛使用，环境中的微塑料（MPs）污染已成为全球性健康威胁。聚苯乙烯作为主要塑料成分，其降解产生的MPs可通过食物链在生物体内富集。近年研究发现MPs能穿透骨髓屏障，在骨骼系统中检出率高达100%，但MPs对骨组织中最主要的细胞——骨细胞（占骨细胞总数90-95%）的影响机制尚不明确。骨细胞作为骨骼的"机械感受器"，通过树突网络调控骨形成与吸收平衡，其功能障碍与骨质疏松等疾病密切相关。

为探究MPs的骨毒性机制，国内研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表研究，首次证实5 μm MPs可被骨细胞内化，通过激活环氧合酶-2(COX2)信号通路触发细胞衰老。研究采用MTT法检测细胞活力，SA-β-gal染色评估衰老表型，流式细胞术分析ROS水平和细胞周期，免疫荧光观察γ-H2AX焦点（DNA损伤标志物），并通过Western blot检测COX2/p-p65/PTGDS/PTGIS通路蛋白表达。

研究结果显示：

1. MPs积累与细胞毒性：5 μm MPs以剂量和时间依赖性方式降低MLO-Y4骨细胞活力，EDU染色显示细胞增殖减少69.4%。
2. 衰老表型诱导：MPs使SA-β-gal阳性细胞增加240%，上调衰老标志蛋白p53/p21/p16表达2-3倍。
3. 氧化应激机制：MPs致ROS水平升高57%，同时抑制超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢酶(CAT)活性。
4. 细胞周期阻滞：G1期细胞增加9.2%，cyclin B1/E1和CDK2/4表达下降50%左右，γ-H2AX蛋白表达增加1.67倍。
5. 骨功能破坏：树突连接蛋白E11和Cx43表达降低，骨形成标志物COL1A1/OCN/OPG减少，而骨吸收相关RANKL/SOST显著上调。
6. COX2通路激活：MPs使COX2、p-p65、PTGDS和PTGIS表达上调1.7-2.8倍，前列腺素PGD2/PGJ2和炎症因子IL-1/IL-6分泌增加91-607%。
7. 药物干预效果：阿司匹林预处理可降低COX2通路活性，使衰老相关蛋白表达回落30-40%。

讨论部分指出，该研究首次阐明MPs通过COX2-前列腺素轴诱发骨细胞衰老的分子机制：MPs内化引发氧化应激→DNA损伤→p53/p21通路激活→细胞周期停滞→衰老表型形成。特别值得注意的是，前列腺素代谢物15d-PGJ2能模拟MPs的促衰老效应，而COX2抑制剂可逆转该过程，这为防治环境污染物导致的骨代谢疾病提供了新思路。在转化医学层面，研究提示长期暴露于MPs可能通过损害骨细胞网络功能，破坏RANKL/OPG平衡，最终导致骨量丢失。该发现不仅填补了环境骨毒理学研究空白，也为开发靶向COX2的骨保护策略提供了理论依据。