聚苯乙烯微纳米塑料在生理相关人胎盘共培养模型中的有限跨膜转运及功能影响研究

为解决微纳米塑料(MNPs)对胎盘屏障功能及激素代谢的潜在影响问题，研究人员构建了BeWo b30/HUVEC共培养模型，系统评估了50-1000 nm聚苯乙烯微纳米塑料(PS-MNPs)的跨膜转运效率及对线粒体活性、氧化应激和类固醇生成的影响。研究发现50 nm PS-MNPs可穿透胎盘屏障(8.7%)并降低17α-雌二醇(17α-E2)水平17%，为评估妊娠期MNPs暴露风险提供了新型体外研究平台。

　　

微塑料威胁下的生命起点保卫战
当全球每年产生3亿吨塑料垃圾时，这些材料正以微米甚至纳米级的碎片形式侵入人体。更令人担忧的是，科学家已在胎盘、羊水等胎儿发育的关键场所检出微纳米塑料(MNPs)，这些直径小于5微米的颗粒可能穿越母胎屏障干扰胎儿发育。然而，现有研究多采用单一细胞模型或动物实验，难以真实模拟人类胎盘多层屏障结构和复杂的内分泌功能。

荷兰研究人员在《Reproductive Toxicology》发表的研究中，创新性地将人绒毛膜癌细胞(BeWo b30)与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)共培养于Transwell体系，通过模拟胎盘滋养层-血管内皮双层结构，首次系统评估了50/200/1000 nm三种粒径聚苯乙烯微纳米塑料(PS-MNPs)的生物学效应。研究发现，50 nm颗粒可突破双重细胞屏障进入基底侧(8.7%)，并显著降低关键妊娠激素17α-雌二醇水平，这为理解环境污染物对生殖健康的影响提供了重要证据。

关键技术方法
研究采用Transwell共培养系统构建生理性胎盘屏障模型，通过跨上皮电阻(TEER)和荧光黄(LY)渗透实验验证屏障完整性。运用荧光标记PS-MNPs定量转运效率，结合共聚焦显微镜三维重构观察细胞摄取。采用LC-MS/MS检测23种类固醇激素，qPCR分析CYP11A1等类固醇合成酶基因表达，并通过MTT、ATP检测和DCFA-DA实验评估线粒体功能与氧化应激。

研究结果
3.1 共培养模型优化验证
TEER值>350 Ω/cm²
且LY渗透<1%证实模型成功模拟胎盘屏障。免疫荧光显示ZO-1紧密连接蛋白完整表达，组织学切片确认细胞分层排布。

3.2 类固醇激素特征谱
共培养体系产生的孕烯醇酮(40,557 pg/mL)、孕酮(27,795 pg/mL)等激素比例更接近人类胎盘生理状态，较单层培养更具生理相关性。

3.3 PS-MNPs暴露效应
3.3.1-2 线粒体功能
1-10 μg/mL PS-MNPs暴露72小时未显著影响ATP产量和线粒体活性，提示常规暴露剂量下细胞能量代谢稳定。

3.3.3 跨膜转运
50 nm颗粒在共培养中的转运率(8.7%)显著低于单层模型(18.2%)，200 nm颗粒仅1.2%透过，而1000 nm颗粒完全被阻隔，证实屏障选择性。

3.3.4 细胞摄取
共聚焦显微镜显示50/200 nm颗粒可被双层细胞摄取，而1000 nm颗粒仅存在于滋养层，提示粒径依赖的内化机制。

3.3.5 氧化应激
所有测试浓度均未引起活性氧(ROS)水平显著升高，与阳性对照过氧化氢(H₂
O₂
)形成鲜明对比。

3.3.6 类固醇激素
50 nm PS-MNPs使17α-E2水平降低17%(p<0.05)，而10 μM毛喉素(forskolin)可显著上调多数激素产量，表明MNPs可能特异性干扰雌激素代谢。

3.3.7 基因表达
qPCR显示CYP17等类固醇合成酶基因未受PS-MNPs影响，提示激素水平变化可能源于非基因组调控途径。

科学意义与展望
该研究构建的BeWo b30/HUVEC共培养模型首次实现了胎盘结构与功能的双重模拟，其激素分泌谱与人类胎盘高度吻合。发现50 nm PS-MNPs可突破生理屏障并特异性干扰17α-E2生成，这种雌激素异构体对维持子宫静息状态至关重要。尽管未观察到线粒体损伤等经典毒性效应，但激素水平的微妙改变可能通过表观遗传等机制影响妊娠结局，这为环境污染物与不良妊娠的关联研究提供了新视角。未来需结合临床样本验证MNPs暴露与激素紊乱的剂量效应关系，并探索其他塑料聚合物(如PVC)的影响。研究同时警示，现行以微米级颗粒为主的环境监测可能严重低估纳米塑料的实际风险。