丙烯酰胺与TiO2纳米颗粒共暴露通过ROS介导的凋亡性DNA损伤和炎症加剧小鼠肝毒性

本研究针对食品污染物丙烯酰胺与TiO2纳米颗粒(NPs)的共暴露风险，通过小鼠模型首次揭示两者协同作用会通过增强ROS生成、上调促炎基因(INOS/COX-2)和凋亡基因(p53)、抑制抗炎基因(HO-1)，显著加剧肝细胞DNA损伤和炎症反应。该发现为评估复合污染物健康风险提供重要依据，建议避免同时接触这两种物质。

　　

随着纳米材料在食品和日用品中的广泛应用，人类通过饮食持续暴露于二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒的风险日益凸显。这种直径小于100纳米的颗粒常见于糖果、牙膏等产品，每日摄入量可达5-50毫克。与此同时，高温加工食品中产生的丙烯酰胺——一种已知的遗传毒性物质，也通过薯片、面包等日常饮食进入人体。尽管两者单独暴露的毒性已有研究，但现实中人类往往同时接触多种污染物，其复合效应却鲜有报道。

针对这一科学盲区，开罗大学理学院动物学系与十月现代科学与艺术大学(MSA)生物技术学院的研究团队在《Scientific Reports》发表重要成果。研究人员通过设计小鼠实验，首次系统评估了丙烯酰胺(3 mg/kg)与TiO₂纳米颗粒(5 mg/kg)的联合暴露对肝脏基因组稳定性、氧化应激和基因表达的协同影响。

研究采用四大关键技术：通过阶梯状DNA断裂实验和碱性彗星实验(Comet assay)定量DNA损伤程度；利用DCFH-DA荧光探针检测活性氧(ROS)水平；采用实时定量PCR(qRT-PCR)分析p53、INOS、HO-1和COX-2基因表达；所有实验均使用瑞士韦伯斯特小鼠建立亚急性暴露模型，剂量设定参考人类实际暴露水平。

基因组DNA完整性破坏

阶梯状DNA电泳显示，单独暴露组已出现明显DNA拖尾现象，而共暴露组呈现更严重的弥散型降解模式。彗星实验数据证实，共暴露使DNA尾矩(3.55±0.10)显著高于单独暴露组(丙烯酰胺组2.94±0.30，TiO₂组2.81±0.57)，表明协同作用加剧了DNA链断裂。

促炎与凋亡基因激活

qRT-PCR结果显示，共暴露使促炎基因INOS和COX-2表达分别提升至对照组的4.11倍和6.29倍，显著高于单独暴露效果。凋亡标志物p53基因表达达对照组的7.57倍，同时抗炎基因HO-1表达被抑制50%，显示协同作用通过失衡的炎症-抗氧化系统加重细胞应激。

ROS爆发性生成

DCFH-DA荧光检测发现共暴露组ROS水平显著提升，与DNA损伤和基因表达变化呈正相关，证实氧化应激是协同毒性的核心机制。

这项研究首次阐明丙烯酰胺与TiO₂纳米颗粒共暴露通过"ROS-炎症-凋亡"级联反应放大肝毒性。其重要意义在于：剂量设计模拟人类实际暴露场景，为食品安全风险评估提供新依据；证实低剂量长期暴露仍可产生显著协同毒性，提示现行安全标准需重新审视；机制研究为开发针对性防护策略（如抗氧化剂干预）奠定基础。研究成果呼吁监管部门加强对食品和日用品中纳米材料与加工污染物的复合风险评估，对公众健康保护具有重要指导价值。