聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)通过TNF-α/NF-κB/Beclin-1通路诱导北方乌鳢(Channa argus)炎症、凋亡与自噬的分子机制

本研究聚焦水体微塑料污染对淡水鱼类的毒性效应，通过分析聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)在北方乌鳢(Channa argus)肝脏、肠道、肾脏和鳃组织中的积累，首次系统揭示了PS-MPs通过激活TNF-α/NF-κB/Beclin-1信号通路，引发氧化应激（ROS、MDA升高，CAT、SOD等抗氧化酶活性降低）、炎症因子（TNF-α、IL-1β等）异常表达、细胞凋亡（Bax、caspase-9等基因上调）与自噬（LC-3、Beclin-1等标志物变化）的级联反应，为评估微塑料生态风险及水产食品安全提供重要理论依据。

　　

研究背景
塑料污染已成为全球性环境问题，其中直径小于5毫米的微塑料(MPs)因其持久性和生物累积性备受关注。聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)作为水体中常见污染物，可通过鳃呼吸或摄食进入鱼类体内，但对其多器官毒性机制的系统研究仍存在空白。北方乌鳢(Channa argus)作为亚洲重要经济鱼种，其健康状态直接影响水产食品安全。现有研究表明，MPs可能通过氧化应激和炎症反应损伤鱼类组织，但关于凋亡与自噬的交互作用及其分子通路尚未阐明。

研究设计与方法
中国水产科学研究院团队将600尾乌鳢分为4组（0、500、1000、2000 ng/L PS-MPs暴露28天），采用组织病理学观察靶器官损伤，检测ROS、MDA及抗氧化酶（CAT、SOD、GSH-PX等）水平评估氧化应激；通过qRT-PCR分析炎症（TNF-α、NF-κB等）、凋亡（Bax、p53等）和自噬（LC-3、Beclin-1等）相关基因表达；结合免疫参数（C3、IgM等）变化，构建PS-MPs的毒性作用网络。

研究结果
1. 组织病理学观察
肝脏出现炎性浸润和核溶解，肾脏显示肾小管上皮细胞脱落，肠道绒毛断裂，鳃丝上皮细胞增生，且损伤程度与PS-MPs剂量正相关。

2. 氧化应激与免疫响应
PS-MPs显著升高ROS和MDA含量（P<0.05），抑制CAT、SOD活性；免疫球蛋白IgM在2000 ng/L组下降40%，提示免疫抑制。

3. 基因表达调控
促炎因子TNF-α、IL-1β表达上调2-5倍，凋亡相关基因Bax/caspase-9激活，自噬标志物Beclin-1通过NF-κB依赖性转录增加，证实PS-MPs通过TNF-α/NF-κB/Beclin-1通路诱发细胞程序性死亡。

结论与意义
该研究首次阐明PS-MPs在500 ng/L以上浓度即可通过氧化损伤-炎症-凋亡/自噬轴导致多器官功能障碍，其中Beclin-1依赖的自噬具有双重调控作用：低浓度时发挥保护效应，高浓度时加剧组织损伤。成果发表于《Aquatic Toxicology》，为制定水产养殖微塑料安全阈值及生态风险评估提供关键分子靶点。