聚苯乙烯微塑料通过氧化应激和Bcl-2/Bax/Caspase通路破坏肾脏类器官发育的机制研究

微塑料（MPs）尤其是聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对人体健康的潜在危害日益受到关注，但其对器官发育的影响尚不明确。本研究利用人诱导多能干细胞（hiPSC）分化的肾脏类器官模型，探究PS-MPs对肾脏发育的毒性作用。结果表明，PS-MPs通过诱导线粒体氧化应激、激活Bcl-2/Bax/caspase-9/caspase-3凋亡通路，破坏肾单位形成和上皮细胞分化，为环境污染物干扰胚胎发育提供了重要证据。

　　

在塑料污染席卷全球的今天，直径小于5毫米的微塑料（MPs）已悄然侵入人体血液、胎盘甚至胎儿环境。其中聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）作为包装材料的常见成分，其1微米粒径的颗粒可突破胎盘屏障，但对其干扰器官发育的机制仍知之甚少。肾脏作为毒素过滤的核心器官，其发育过程对污染物异常敏感。中国国家自然科学基金资助的研究团队通过人诱导多能干细胞（hiPSC）分化的肾脏类器官模型，首次系统揭示了PS-MPs破坏肾脏发育的分子机制。

研究采用1微米NH₂-PS-MPs（基于人体血液检测浓度1.6 μg/mL）设置梯度浓度，通过RNA测序、免疫荧光染色和线粒体功能分析等技术发现：PS-MPs暴露导致类器官体积缩小、肾单位结构异常，特异性抑制近端小管（LTL⁺）、远端小管（CDH1⁺）和足细胞（WT1⁺）标志物表达。机制上，PS-MPs诱导线粒体活性氧（ROS）爆发，促使促凋亡蛋白Bax上调和抗凋亡蛋白Bcl-2下调，进而激活caspase-9/caspase-3级联反应，最终通过经典凋亡通路阻碍肾脏发育。

Characterization of PS-MPs
透射电镜显示所用PS-MPs为1微米球形颗粒，流体动力学直径1043.9±245.6730 nm，培养基中分散均匀且具红色荧光特性。

Characteristics of MPs
线粒体膜电位检测发现PS-MPs暴露组JC-1荧光由红转绿，ATP产量下降50%，同时氧化应激标志物MDA水平升高2.3倍，SOD活性降低62%。

Discussion
该研究创新性证实环境相关浓度PS-MPs即可通过氧化应激-凋亡轴干扰肾脏发育，为MPs的发育毒性提供了首个类器官水平证据。特别值得注意的是，2.5 μg/mL（仅高于人体血液浓度56%）的暴露即显著抑制肾单位形成，暗示实际环境暴露可能具有累积危害。

Conclusion
研究团队Bingrui Zhou和Jun Xie等指出，PS-MPs通过Bcl-2/Bax/caspase通路诱导线粒体依赖性凋亡，这为制定孕期MPs暴露安全阈值提供了理论依据，同时建立的hiPSC-类器官毒性评价体系为环境污染物发育风险研究开辟了新范式。论文发表于《Chemico-Biological Interactions》，其发现对理解MPs的跨代健康影响具有里程碑意义。