聚苯乙烯微塑料与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯联合暴露对斑马鱼胚胎心脏发育的协同毒性机制研究

为探究微塑料(MPs)与塑化剂DEHP的联合毒性，研究人员以斑马鱼胚胎为模型，发现PS-MPs与DEHP共暴露显著降低心率、存活率并抑制孵化，通过转录组和代谢组分析揭示其通过氧化应激、钙信号抑制及细胞凋亡等途径诱发心脏毒性，为评估环境污染物协同效应提供新依据。

研究背景

塑料污染已成为全球性环境问题，其中微塑料(MPs)和塑化剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的联合暴露风险备受关注。MPs能吸附环境污染物并作为载体进入生物体，而DEHP作为最常用的塑化剂，已被证实具有内分泌干扰作用。更令人担忧的是，人类胎盘和子宫内膜中已检出MPs，提示其对母婴健康的潜在威胁。然而，现有研究多聚焦单一污染物的毒性，对MPs与DEHP的协同效应机制知之甚少。

研究设计与方法

中南大学湘雅三医院儿科的研究团队以斑马鱼胚胎为模型，通过急性毒性实验评估聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和DEHP单独及联合暴露对心脏发育的影响。研究采用转基因斑马鱼Tg(cmlc2:EGFP)观察心脏形态，结合活性氧(ROS)和吖啶橙(AO)染色分析氧化应激与凋亡水平，并整合转录组学和代谢组学技术探索分子机制。

研究结果

3.1 联合暴露毒性

共暴露组72 hpf存活率较对照组降低16.7%，心率从47.6次/20秒降至36.9次，且呈现剂量依赖性。DEHP单独暴露使孵化率降低33.3%，而PS表现出拮抗效应。

3.2 致畸效应

共暴露组72 hpf畸形率达20%，显著高于单独暴露组，主要表现为心包囊肿（面积增加67.8%）和SV-BA间距增宽（19.1%）。

3.3 心脏发育影响

代谢组学揭示Apelin信号通路、血管平滑肌收缩和钙离子信号通路为关键通路。其中钙离子结合相关基因表达下调，与心率下降表型一致。

3.4 氧化应激与凋亡

共暴露组心脏ROS荧光面积增加27.3%，AO染色面积增加53.9%，且差异基因yeats4（调控DNA损伤应答）表达显著下调，提示其通过抑制DNA修复诱导凋亡。

3.5 多组学机制

转录组发现cav3（参与心肌缺血）、fam43a和yeats4为共有差异基因；代谢组显示胱甘肽代谢产物半胱氨酰甘氨酸显著升高，驱动ROS爆发。

结论与意义

该研究首次系统阐明PS-MPs与DEHP通过"ROS-钙信号-凋亡"轴产生心脏发育协同毒性，其中yeats4基因调控网络和Apelin信号通路的发现为污染物风险评估提供新靶点。发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的成果不仅揭示了环境污染物复合暴露的分子机制，更为公共卫生防控策略制定提供了理论依据。值得注意的是，MPs对DEHP的载体效应可能增强其生物利用度，这种"特洛伊木马"效应在后续研究中需重点关注。