聚苯乙烯纳米颗粒通过MAPK通路诱导跨物种氧化应激：从水螅体到小胶质细胞及小鼠的神经行为学影响

这篇研究系统评估了聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）在海洋生物（Aurelia coerulea水螅体）、神经细胞（BV2小胶质细胞）及哺乳动物（ICR小鼠）中诱导的氧化应激机制。通过检测CAT、T-AOC、MDA等指标，结合转录组分析和行为学实验，首次揭示PS-NPs通过激活MAPK信号通路导致ROS升高、炎症因子（IL-1β/TNF-α）上调及认知功能障碍，为纳米塑料的生态和神经毒性提供了多维度证据。

　　

2 Materials and methods

研究采用50 nm绿色荧光标记的PS-NPs，设置梯度浓度（水螅体60-300 μg/mL，BV2细胞30-600 μg/mL，小鼠5-30 mg/kg）。通过荧光显微镜追踪PS-NPs在三种模型中的分布，检测CAT、T-AOC、MDA等氧化应激指标。转录组分析使用Illumina NovaSeq平台，MAPK通路基因通过RT-qPCR验证。小鼠行为学测试包括旷场实验（评估焦虑）和新物体识别实验（评估认知）。

3 Results

3.1 水螅体表型与氧化损伤

PS-NPs暴露48小时后，水螅体触手缩短50%-75%（300 μg/mL组），荧光显微镜显示颗粒富集于胃腔和基盘。抗氧化指标呈剂量依赖性变化：T-AOC下降40%，CAT活性降低2.3倍，MDA水平升高3.1倍（P<0.01）。

3.2 BV2细胞的炎症极化

100 μg/mL PS-NPs使BV2细胞M1标志物CD32和CD11b表达上调4.5倍（P<0.001），ROS水平增加2.8倍，凋亡率升至32.7%（对照组8.3%）。透射电镜显示线粒体嵴断裂，与氧化损伤一致。

3.3 转录组学关键发现

水螅体和BV2细胞共有1299个差异基因，KEGG分析显示MAPK通路显著富集（P<0.05）。GSEA验证p38和ERK亚通路激活，qPCR证实HSPA1₆_8和TRAF2表达上调3.4倍。

3.5 小鼠神经行为异常

10 mg/kg组小鼠海马区小胶质细胞IBA-1⁺细胞密度增加2.1倍，旷场实验中央区停留时间减少62%，新物体识别指数从0.73降至0.51（P<0.01），血清MDA水平升高至15.3 nmol/mg prot。

4 Discussion

研究首次建立从水生无脊椎动物到哺乳动物的PS-NPs毒性评价体系。MAPK通路激活可能是跨物种氧化应激的核心机制，与既往报道的线粒体功能障碍（ATP下降30%）和血脑屏障穿透性（脑组织PS-NPs积累量1.2 μg/g）互为佐证。政策建议包括加强海洋微塑料监测和神经退行性疾病预警。

5 Conclusion

PS-NPs通过MAPK-p38/ERK轴引发级联反应：水生生物表现为触手运动障碍，小胶质细胞转向促炎表型（IL-1β分泌量增加4.2倍），哺乳动物出现空间记忆缺陷。该研究为纳米塑料的生态风险评估和神经保护策略提供了理论依据。