低水平Pb2+与1-硝基芴联合暴露通过Hippo通路和细胞焦亡诱导小鼠下丘脑-垂体-卵巢轴损伤的机制研究

针对环境污染物Pb2+和1-硝基芴（1-NP）联合暴露对女性生殖健康的潜在威胁，研究人员通过体内外实验揭示了低剂量暴露通过激活Hippo通路（LATS1/YAP）和NLRP3/GSDMD介导的细胞焦亡（pyroptosis）导致下丘脑-垂体-卵巢轴（HPOA）损伤的分子机制，为环境污染物协同毒性评估提供了新证据。

　　

---

论文解读

研究背景
在现代工业社会中，重金属和多环芳烃（PAHs）污染已成为公共卫生的重大挑战。铅（Pb²⁺）作为常见重金属，可通过饮用水和食物链蓄积，而1-硝基芴（1-NP）作为PM2.5中的典型PAHs，广泛存在于空气和食品中。尽管单一污染物在安全阈值内的毒性已被部分研究，但两者联合暴露对女性生殖轴——下丘脑-垂体-卵巢轴（HPOA）的影响仍属空白。HPOA是调控女性激素分泌和生殖功能的核心系统，其损伤可能导致不孕、月经紊乱等严重后果。更值得注意的是，中国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）规定的Pb²⁺限值（0.01 mg/L）与1-NP的常见环境浓度是否会产生协同毒性，成为亟待解答的科学问题。

研究方法
湖南师范大学的研究团队通过体内外双模型展开研究：

1. 体内实验：将ICR雌鼠分为6组，分别暴露于0.008 mg/L Pb²⁺（符合国标）和不同剂量1-NP（0.004-0.1 mg/kg）21天，检测血清激素（FSH/LH/E2）和组织病理变化；
2. 体外共培养：采用下丘脑-垂体-卵巢三维共培养系统，模拟低剂量联合暴露（0.008 mg/L Pb²⁺ + 0.06-1.5 μM 1-NP）7天；
3. 分子机制：通过qPCR、Western blot和免疫荧光检测Hippo通路（LATS1/pYAP/YAP）和焦亡通路（NLRP3/ASC/CASPASE-1/GSDMD）关键分子表达。

研究结果

3.1 生长指标与污染物蓄积
高剂量联合组（0.008 mg/L Pb²⁺ + 0.1 mg/kg 1-NP）小鼠体重显著降低，且Pb²⁺在血清、脑和卵巢中蓄积，提示低剂量铅仍具生物累积性。

3.2 激素与炎症因子变化
中高剂量联合组血清FSH、LH和E2水平下降50%以上，而炎症因子IL-1β和IL-18显著升高，表明HPOA功能受损伴随系统性炎症反应。

3.3 组织病理与分子机制

• HPOA损伤：HE染色显示中高剂量组下丘脑神经元减少、垂体细胞空泡化、卵巢颗粒细胞排列紊乱，卵泡数量减少且闭锁卵泡增加；
• Hippo通路激活：LATS1和磷酸化YAP（pYAP）蛋白表达上调，而总YAP下降，提示通路被激活；
• 焦亡通路激活：NLRP3炎症小体及其下游效应分子（cleaved CASPASE-1、GSDMD）表达增加，免疫荧光显示卵巢GSDMD膜孔形成。

3.4 体外实验验证
多器官共培养模型中，0.3 μM以上1-NP与Pb²⁺联用重现了体内结果，证实损伤无需全身代谢参与即可发生。

结论与意义
该研究首次揭示符合卫生标准的Pb²⁺（0.008 mg/L）与环境相关剂量1-NP（≥0.02 mg/kg）联合暴露可通过协同激活Hippo通路，进而上调NLRP3/GSDMD轴引发细胞焦亡，最终导致HPOA结构和功能损伤。这一发现挑战了现行单一污染物安全阈值的可靠性，为修订复合污染风险评估标准提供了分子层面的证据。未来研究可探索Hippo通路抑制剂或抗氧化剂对生殖毒性的干预潜力。论文发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》，为环境健康领域贡献了重要数据。