聚苯乙烯微塑料通过线粒体功能障碍加剧鸭肺线粒体自噬的机制研究

本研究揭示了聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）通过破坏三羧酸循环（TCA）和氧化磷酸化（OXPHOS）引发线粒体功能障碍，进而激活LPS/TLR4炎症通路和过度线粒体自噬（mitophagy）导致鸭肺损伤的分子机制。研究人员通过体内外模型结合多组学分析，发现PS-MPs暴露显著降低ATP生成和mtDNA拷贝数，诱导线粒体形态异常和ROS累积，最终通过Parkin依赖的线粒体自噬途径加剧肺组织炎症反应。该研究为理解微塑料通过"线粒体代谢紊乱-氧化应激-自噬失调"轴介导器官毒性提供了新理论依据。

　　

在塑料制品给现代生活带来便利的同时，微塑料（MPs）污染已成为全球性环境健康威胁。这些直径小于5毫米的颗粒通过食物链进入人体后，可在肺部等器官蓄积并诱发损伤，但其毒性机制尚不明确。作为中国主要家禽品种的鸭子，因其水生习性更易暴露于微塑料污染环境。浙江省农业科学院的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表的研究，首次系统揭示了聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）通过破坏线粒体稳态导致鸭肺损伤的分子机制。

研究采用多学科交叉方法：建立鸭口服PS-MPs（1/100 mg/L）4周的体内模型和大鼠肺泡上皮细胞（RLE-6TN）体外暴露体系；通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察颗粒分布及线粒体超微结构；采用代谢组学和琥珀酰化蛋白质组学分析能量代谢紊乱；结合qPCR、Western blot等技术检测炎症通路和自噬标志物；运用Seahorse能量代谢分析仪测定线粒体呼吸功能。

PS-MPs引起鸭肺损伤

电镜观察证实PS-MPs在肺组织呈剂量依赖性蓄积，HE染色显示血管充血和炎性细胞浸润等病理改变。伴随LPS水平升高2倍，TLR4/MyD88/NF-κB通路被激活，促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达显著上调。

代谢重编程与线粒体功能障碍

非靶向代谢组发现PS-MPs导致乳酸、磷酸烯醇式丙酮酸等糖酵解中间体及TCA循环关键代谢物（琥珀酸、苹果酸等）异常。绝对定量检测显示α-酮戊二酸和ATP等能量分子减少50%以上。琥珀酰化修饰组学鉴定出IDH1^K245和MDH2^K204等TCA循环酶修饰异常，直接证实代谢网络失衡。

氧化应激与线粒体自噬激活

PS-MPs处理组线粒体出现嵴断裂等超微结构损伤，ROS和MDA水平升高2-3倍，而SOD、CAT抗氧化酶活性降低。伴随SIRT1/SIRT3和线粒体融合蛋白（OPA1/MFN2）下调，线粒体自噬标志物LC3-II/LC3-I比率增加，p62降解，Parkin表达升高。体外实验证实Mdivi-1（线粒体分裂抑制剂）可逆转PS-MPs诱导的细胞死亡。

这项研究创新性揭示了PS-MPs通过"TCA循环紊乱-线粒体损伤-ROS爆发-过度自噬"的级联反应导致肺损伤的机制。特别值得注意的是，研究首次报道了微塑料通过干扰蛋白质翻译后修饰（如琥珀酰化）影响代谢酶活性的新机制。成果不仅为评估微塑料的生态风险提供科学依据，也为开发靶向线粒体的干预策略（如抗氧化剂NAC）奠定了理论基础。鉴于鸭肉在中国饮食中的重要地位，该研究对保障食品安全和人类健康具有重要警示意义。