聚苯乙烯纳米塑料与草甘膦共暴露通过激活NLRP3炎症小体加剧NETs介导的肝细胞焦亡

本研究针对环境中普遍存在的聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)和草甘膦(Gly)的复合污染问题，通过体内外实验揭示了二者共暴露通过氧化应激-中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)-NLRP3炎症小体级联反应加剧肝细胞焦亡(pyroptosis)的分子机制。研究首次阐明PSNPs作为载体与Gly协同促进NETs释放，并通过TLR4/NF-κB/NLRP3通路激活Gasdermin D(GSDMD)依赖性焦亡，为环境污染物复合毒性评估提供了新靶点。

　　

塑料污染和农药残留是当前全球面临的重大环境健康挑战。随着每年超过3.8亿吨塑料的产量和100万吨草甘膦的全球使用量，这些污染物在环境中持续累积并形成复合污染。更令人担忧的是，纳米级塑料颗粒(小于0.1μm)因其巨大比表面积可吸附草甘膦等亲水性污染物，成为"污染物的特洛伊木马"。虽然已有研究在斑马鱼和昆虫中观察到二者的协同毒性，但在哺乳动物中的复合效应及机制仍是未解之谜。肝脏作为解毒核心器官，是纳米塑料和草甘膦的重要靶标，但二者如何通过免疫炎症反应导致肝损伤尚不清楚。

针对这一科学问题，浙江农林大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表了一项创新性研究。研究人员建立了小鼠口服暴露模型(25mg/kg/day PSNPs和50mg/kg/day Gly，持续5周)和原代中性粒细胞(peripheral blood neutrophils, PBNs)与AML12肝细胞共培养体系，采用透射电镜观察超微结构损伤，通过检测氧化应激指标(LPO、H₂O₂、T-AOC、CAT)、qRT-PCR/Western blot分析炎症通路关键分子，结合SYTOX Green染色可视化NETs形成，并运用NLRP3抑制剂(MCC950)和DNA酶I(DNase I)干预实验阐明机制网络。

3.1. 材料表征确认共暴露体系稳定性
透射电镜显示PSNPs呈球形聚集态(69.25±3.34nm)，添加Gly后粒径无显著变化(P=0.873)。动态光散射检测Zeta电位显示，PSNPs+Gly组(-30.27±1.12mV)与PSNPs组(-34.17±2.38mV)均保持良好胶体稳定性(P=0.062)，为后续毒性实验奠定基础。

3.2. 共暴露加剧肝损伤与氧化应激
血清肝酶(ALT/AST/ALKP)在共暴露组较单暴露组升高1.5-2倍(P<0.01)。H&E染色显示共暴露组肝细胞核溶解(绿色箭头)和炎性浸润(黄色圆圈)更显著。电镜观察到线粒体嵴断裂(黄色箭头)和内质网紊乱(橙色三角)等超微结构损伤呈剂量叠加效应。氧化指标检测发现共暴露组LPO和H₂O₂含量较单暴露组增加40-60%，而抗氧化酶CAT活性降低35%(P<0.05)。

3.3. 中性粒细胞募集与NETs形成增强
免疫荧光显示共暴露组趋化因子CCL2/CXCL12表达量是单暴露组的2-3倍(P<0.01)。MPO免疫组化显示共暴露组中性粒细胞髓过氧化物酶阳性面积增加80%(P<0.01)。体外实验中，SYTOX Green染色显示共暴露诱导的NETs网状结构(红色箭头)比单暴露组密集2.5倍，流式检测ROS水平升高3.1倍(P<0.001)，证实氧化应激驱动NETs释放。

3.4. NLRP3炎症小体介导焦亡通路激活
Western blot显示共暴露组NLRP3/ASC/Caspase-1蛋白表达量较对照组升高4-6倍，焦亡执行蛋白GSDMD-N片段增加5.2倍(P<0.01)。炎症因子IL-1β和IL-18分泌量是单暴露组的2倍。qRT-PCR证实TLR4/NF-κB上游信号通路显著激活，形成完整的"priming-activation"级联反应。

3.5. NETs-NLRP3正反馈循环的机制验证
关键干预实验显示：MCC950处理使NETs形成减少65%(P<0.01)，而DNase I降解NETs使NLRP3表达下降70%(P<0.001)。双重抑制剂联用组焦亡相关指标降至接近对照组水平，证实NETs通过组蛋白和颗粒蛋白激活NLRP3，而焦亡释放的IL-1β又促进中性粒细胞募集，形成恶性循环。

这项研究首次在哺乳动物模型中阐明PSNPs和Gly通过"氧化应激-NETs-NLRP3-GSDMD"轴协同加剧肝损伤的分子机制。创新性地发现：1)纳米塑料作为载体可增强草甘膦的生物有效性；2)NETs与焦亡存在双向调控关系；3)联合暴露产生"1+1>2"的毒性效应。研究为环境复合污染的健康风险评估提供了新思路——针对NETs-NLRP3反馈环的干预策略(如DNase I雾化吸入)可能成为防治污染相关肝病的新方向。未来研究需在更接近真实环境的低剂量长期暴露模型中验证这些发现，并探索将其转化为生物标志物 panel(如血清MPO/cfDNA组合)的可能性。