苯并[a]芘与二氧化铈纳米颗粒共暴露对肺及胎盘屏障的协同毒性机制研究

本研究针对环境污染物CeO2 NPs与BaP复合暴露的健康风险，创新性构建BaP吸附型纳米颗粒模型，揭示两种暴露方式（并行共暴露与吸附暴露）对肺支气管上皮细胞（NHBE）和胎盘滋养层细胞（VCT）的差异毒性：NHBE对游离态共暴露更敏感，而VCT中CYP1A1诱导呈剂量依赖性。研究为评估大气颗粒物-有机污染物复合暴露的生殖毒性提供新范式。

　　

随着柴油车尾气和香烟燃烧等人类活动排放的纳米颗粒物（UFPs）日益增多，其中作为柴油添加剂广泛使用的二氧化铈纳米颗粒（CeO₂ NPs）因其催化特性备受关注。这些纳米颗粒在大气中极易吸附多环芳烃（PAHs）如强致癌物苯并[a]芘（BaP），形成"纳米颗粒-污染物"复合体。然而，现有研究多聚焦单一污染物或简单混合暴露，忽略了真实环境中污染物吸附于颗粒物表面的暴露场景，尤其对妊娠期女性这类敏感人群的肺-胎盘双重屏障影响机制尚不明确。

为解决这一科学盲区，来自中国科学院和巴黎西岱大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表创新成果。研究首次构建了两种BaP/CeO₂ NPs吸附比例（低比例1.66 mg/g模拟巴黎大气污染水平，高比例6.64 mg/g模拟重度暴露），通过动态光散射（DLS）、高效液相色谱（HPLC）和衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）证实了吸附稳定性。采用原代人支气管上皮细胞（NHBE）和足月胎盘纯化的绒毛细胞滋养层细胞（VCT）模型，结合WST-1代谢活性检测、乳酸脱氢酶（LDH）释放实验及Western blot等技术，系统比较了单独暴露、并行共暴露与吸附暴露的生物学效应差异。

3.1. Characterization of benzo(a)pyrene-coated cerium dioxide nanoparticles
透射电镜显示BaP涂层未改变CeO₂ NPs形貌（10-100 nm），动态光散射检测发现颗粒在支气管培养基中的流体力学直径（450-1120 nm）显著大于胎盘培养基（180-370 nm），但涂层比例不影响聚集状态。剂量学模型证实80 μg/cm²颗粒1小时内可完全沉降到细胞表面。

3.2. Assessment of coating stability
HPLC测得实际吸附量为低比例2.08±0.03 μg/mg，高比例8.56±0.25 μg/mg，超声处理后BaP解吸率仅5-22%。ATR-FTIR光谱在悬浮颗粒沉淀中检出BaP特征峰（885-690 cm^-1），而离心上清无信号，证实培养介质中涂层稳定性。

3.3. Cell viability assessment
WST-1实验揭示NHBE细胞对并行共暴露更敏感：80 μg/cm² CeO₂ NPs+8 μM BaP使代谢活性降低75.3%，而相同剂量吸附暴露仅降低27.3%。胎盘细胞中，吸附暴露在80 μg/cm²（含2 μM BaP）即引发37.6%活性下降，而并行暴露无毒性，反映两种细胞对暴露模式的差异响应。

3.4. Impact of pollutants on AhR pathway activation by following CYP1A1 induction
Western blot显示NHBE细胞中BaP吸附暴露诱导CYP1A1表达量（35.8倍）显著高于游离BaP（5.9倍），而VCT细胞中CYP1A1诱导与BaP剂量线性相关（1 μM诱导5.3倍），不受暴露模式影响，提示肺细胞可能通过增强纳米颗粒内化提高BaP生物有效性。

这项研究首次揭示污染物吸附状态会显著改变其生物学效应：在肺上皮细胞中，BaP-CeO₂ NPs复合物通过"特洛伊木马"机制增强AhR通路激活；而在胎盘滋养层细胞中，毒性主要取决于BaP绝对剂量。该发现挑战了传统风险评估中"污染物简单相加"的假设，强调需要建立更接近真实环境的复合暴露评价体系。特别是妊娠期女性同时暴露于大气纳米颗粒和吸附污染物时，肺和胎盘这两个关键屏障器官可能面临差异化的健康风险，这为制定针对性防护策略提供了重要理论依据。研究采用的溶剂蒸发涂层法和原代细胞模型，也为后续纳米颗粒-有机污染物相互作用研究建立了方法学范式。