聚苯乙烯微塑料与微囊藻毒素-LR共暴露通过PP2A/JNK和PKC信号通路破坏下丘脑-垂体-睾丸轴抑制睾酮合成的机制研究

本研究针对微塑料(MPs)与微囊藻毒素(MC-LR)复合污染加剧男性生殖健康风险的科学问题，通过小鼠模型揭示聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)促进MC-LR跨血脑屏障蓄积，协同激活PP2A/JNK和PKC通路抑制GnRH表达，最终导致睾酮合成障碍的分子机制，为环境污染物复合暴露的生殖毒性评估提供新依据。

　　

随着塑料制品的广泛使用和水体富营养化加剧，微塑料(MPs)和微囊藻毒素(MCs)已成为全球性环境污染物。其中，直径小于5mm的聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)能吸附毒性极强的微囊藻毒素-LR(MC-LR)，这种复合污染对男性生殖系统的危害尤其令人担忧。世界卫生组织数据显示，全球约1/6育龄人群面临不孕问题，其中半数归因于男性因素。睾酮作为维持男性生殖功能的关键激素，其合成受下丘脑-垂体-睾丸轴(HPT轴)精密调控。既往研究发现MC-LR虽能通过HPT轴间接抑制睾酮合成，但单独暴露时难以穿透血脑屏障和睾丸屏障；而PS-MPs虽可携带MC-LR进入睾丸直接损伤Leydig细胞，但两者复合暴露是否通过HPT轴协同加剧生殖毒性尚不清楚。

为解答这一科学问题，中国某研究机构团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，通过28天小鼠灌胃实验，结合分子生物学技术，系统评估了PS-MPs与MC-LR单独及复合暴露对雄性生殖系统的损害效应。研究采用扫描电镜表征PS-MPs物理特性，通过精子质量分析、激素检测、组织病理学观察评估生殖功能，并运用Western blot、免疫荧光等技术解析分子机制。

Characterization of PS-MPs
扫描电镜显示实验所用PS-MPs为直径约2μm的均匀绿色荧光微球，这种小粒径特性使其易于穿透生物屏障。

Effect of co-exposure on sperms and hormones
复合暴露组出现显著的精子活力下降（p<0.05）和畸形率升高（如无头精子、尾部畸形），同时血清睾酮水平较单独暴露组降低38.7%。睾丸组织切片显示生精细胞层状脱落，提示协同毒性效应。

Molecular mechanism exploration
在脑组织中，PS-MPs作为载体使MC-LR在 hypothalamus 蓄积量增加2.3倍，诱发神经元凋亡并破坏血脑屏障完整性。关键发现包括：1）促性腺激素释放激素(GnRH)及其转录增强剂表达下调60%，而转录抑制因子上调2.1倍；2）PP2A（蛋白磷酸酶2A）/JNK（c-Jun N-末端激酶）和PKC（蛋白激酶C）通路被异常激活，Western blot显示p-PP2A和p-JNK水平分别升高3.2倍和2.8倍。

Discussion
该研究首次阐明PS-MPs通过"载体效应"加剧MC-LR的神经毒性，双重激活PP2A/JNK和PKC通路形成级联抑制：PP2A去磷酸化作用增强导致JNK持续活化，与PKC协同调控GnRH转录因子网络，最终通过HPT轴远程抑制睾酮合成。这种跨器官毒性机制解释了环境污染物复合暴露的"1+1>2"效应。

Conclusion
研究证实PS-MPs与MC-LR共暴露通过三重机制损害男性生殖健康：1）物理载体促进毒素入脑；2）血脑屏障破坏诱发神经内分泌紊乱；3）双信号通路交叉作用抑制GnRH合成。该发现为制定复合污染物安全阈值提供理论依据，提示现行单一污染物风险评估体系存在局限。研究获得国家自然科学基金(42477460)和江苏省重点研发计划(BE2021707)支持，通讯作者为Xiaodong Han和Jie Ding。