《Materials Today Bio》：Polystyrene nanoplastics-induced lung epithelial cells ferroptosis promotes pulmonary fibrosis via YY1/FTL axis
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本研究针对纳米塑料环境污染引发的健康风险，揭示了聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）通过转录因子YY1抑制铁蛋白轻链（FTL）表达，诱发肺泡上皮细胞铁死亡并驱动肺纤维化的新机制。通过体内外实验证实，YY1/FTL轴调控的GPX4抑制和脂质过氧化是纤维化关键通路，为纳米毒理研究和肺纤维化治疗提供了新靶点。
随着塑料制品在全球范围内的广泛使用，微塑料和纳米塑料已成为无处不在的环境污染物。这些直径小于100纳米的颗粒物能够穿透生物屏障，在人体组织中长期蓄积，尤其是通过呼吸道进入肺泡区域，对呼吸系统构成潜在威胁。近年来，多项研究在人类肺组织中检测到聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）的存在，这引发了科学界对其可能参与呼吸系统疾病发病机制的深切关注。
尽管已有研究表明PS-NPs暴露与肺部炎症和纤维化相关，但其具体的分子机制尚不明确。肺纤维化作为一种进行性、致命性的间质性肺疾病，其特征是成纤维细胞过度活化、细胞外基质大量沉积，最终导致肺结构破坏和功能丧失。近年来，一种新型的程序性细胞死亡方式——铁死亡（ferroptosis）被证实与多种肺部疾病密切相关。这种铁依赖性的细胞死亡形式以脂质过氧化物累积为核心特征，与经典的凋亡、坏死存在显著差异。那么，环境中的PS-NPs是否通过诱发肺上皮细胞铁死亡来推动肺纤维化进程？其中又涉及哪些关键分子事件？这些问题成为本研究试图解答的科学难题。
为深入探索这一科学问题，南通大学附属医院呼吸与危重症医学科程德民教授团队在《Materials Today Bio》上发表了最新研究成果。研究人员通过建立体外BEAS-2B支气管上皮细胞损伤模型和体内小鼠经口吸入PS-NPs的肺纤维化模型，结合转录组学与蛋白质组学分析、染色质免疫共沉淀（ChIP）、免疫荧光等技术，系统揭示了PS-NPs诱导肺纤维化的新机制。
关键技术方法包括：通过透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）对PS-NPs进行表征；建立小鼠经口吸入PS-NPs的肺纤维化模型；运用RNA-seq和蛋白质组学进行差异表达基因和蛋白筛选；通过ChIP-qPCR验证YY1与FTL启动子的直接结合；采用腺病毒介导的YY1 shRNA进行体内基因敲低实验；使用C11-BODIPY581/591探针检测脂质过氧化水平。
研究结果部分，作者通过多个维度的实验验证了他们的科学假设：
"PS-NPs暴露引起肺纤维化"：小鼠经28天PS-NPs暴露后，H&E染色显示肺泡萎缩和间隔增厚，Masson和Sirius Red染色证实胶原沉积显著增加。羟脯氨酸含量测定和α-SMA、COL1的免疫组化及Western blot结果均表明PS-NPs成功诱导了肺纤维化表型。
"PS-NPs触发肺上皮细胞铁死亡驱动肺纤维化"：Western blot结果显示PS-NPs暴露组GPX4蛋白显著降低，而FTH1和FTL表达上调。生化检测发现谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，丙二醛（MDA）含量升高。免疫荧光双标显示AT2细胞中GPX4信号丢失，证实肺泡上皮细胞是PS-NPs诱导铁死亡的主要靶点。
"上皮细胞铁死亡通过分泌促纤维化因子驱动成纤维细胞活化"：体外实验表明，PS-NPs处理BEAS-2B细胞后，条件培养基可诱导MRC-5成纤维细胞中COL1和α-SMA表达上调。铁死亡抑制剂Fer-1能够逆转这一效应，证实上皮细胞铁死亡通过旁分泌机制促进成纤维细胞活化。
"YY1调控PS-NPs暴露肺上皮细胞中FTL的转录激活"：生物信息学分析预测YY1是FTL启动子的潜在转录调节因子。ChIP实验证实YY1直接结合FTL启动子区域，YY1敲低后FTL表达显著升高，表明YY1是FTL的转录抑制因子。
"PS-NPs上调肺上皮和小鼠肺组织中YY1"：体外实验显示PS-NPs以剂量和时间依赖方式上调YY1表达。体内实验证实PS-NPs暴露28天后，小鼠肺组织YY1 mRNA和蛋白水平均显著升高，且主要定位于SPC阳性肺泡上皮细胞。
"敲低YY1减轻PS-NPs介导的铁死亡和纤维化"：YY1 siRNA转染可恢复GPX4表达，降低脂质过氧化和Fe2+积累。条件培养基实验表明YY1敲低可抑制成纤维细胞的活化。体内腺病毒介导的YY1 shRNA干预显著减轻了PS-NPs诱导的肺纤维化，恢复GSH水平，降低MDA含量。
"AAV-YY1通过抑制铁死亡缓解PS-NPs诱导的肺纤维化"：AT2细胞特异性敲低YY1可改善肺组织病理变化，减少胶原沉积，恢复GPX4和FTL蛋白表达，证实靶向YY1可有效缓解PS-NPs诱导的肺纤维化。
研究结论与讨论部分指出，本研究首次揭示了YY1/FTL轴在PS-NPs诱导肺纤维化中的核心作用。PS-NPs通过上调YY1表达，抑制FTL转录，导致GPX4活性降低、铁代谢紊乱和脂质过氧化，最终诱发肺泡上皮细胞铁死亡。铁死亡的上皮细胞通过释放TGF-β、IL-6等促纤维化因子，激活成纤维细胞，驱动肺纤维化进程。值得注意的是，FTL上调可能是细胞应对铁过载的代偿性保护反应，而YY1的转录抑制作用是这一过程中的关键负调控节点。
该研究不仅阐明了环境纳米污染物致肺纤维化的新机制，也为临床防治提供了潜在靶点。YY1/FTL轴可能成为评估纳米塑料肺毒性的新型生物标志物，针对这一通路的干预策略有望为肺纤维化患者带来新的治疗希望。未来研究可进一步探索不同尺寸、材质的纳米塑料的毒性差异，以及YY1/FTL轴在其他器官纤维化疾病中的普适性，为全面认识环境污染物与人类健康的关系提供更多科学依据。
