多毛沙蚕（Hediste diversicolor）体腔细胞对微塑料和全氟辛酸（PFOS）单独及联合暴露的细胞毒性及与凋亡相关的反应

《Environmental Research》：Cellular toxicity and apoptosis-related responses to individual and combined exposure to microplastics and perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) in Hediste diversicolor coelomocytes

　　

●环境相关的微塑料（MPs）和全氟辛烷磺酸（PFOS）在单独和联合暴露条件下影响了多样沙蚕（Hediste diversicolor）。
●在单独和联合暴露条件下，体腔液中的PFOS浓度存在差异。
●单独和联合暴露均诱发了细胞毒性和遗传毒性反应。
●暴露处理改变了与凋亡相关基因的表达。
●在某些指标上，联合暴露产生的响应大于单独暴露。

引言

在海洋环境中，微塑料（MPs）被认为是一种新兴污染物，主要源于塑料材料和废弃物的持续生产以及管理和处置不当。这些颗粒既来自一次源，如微珠和工业颗粒，也来自较大塑料碎片在自然因素和人类活动共同作用下的破碎。它们最终在沉积物中积累，并可持续存在很长时间（Darabi等，2021；Tang K.H.D.，2023）。因此，这些栖息地成为塑料颗粒的主要热点区域，特别是在沿海和河口系统中，水流和波浪促进了它们的滞留。此外，微塑料的小尺寸（<5毫米）、疏水性表面积以及对降解的抵抗力增加了它们的环境稳定性和与其他已有污染物相互作用的可能性（Wang等，2018）。在这些共存的污染物中，全氟和多氟烷基物质（PFAS），通常被称为"永久化学品"，由于其持久性仍令人担忧，即使受到监管限制也是如此。

全氟辛烷磺酸（PFOS）属于PFAS家族，受到了特别关注。事实上，由于该化合物具有强碳-氟（C—F）键，赋予其卓越的化学稳定性并使其对环境降解具有抵抗力，因此具有高度持久性（Cocci等，2025；Kucharzyk等，2017）。PFOS已被检测存在于多种环境基质中，包括土壤、沉积物和水生系统，在这些系统中它可以生物积累并产生毒性效应，如内分泌干扰、免疫毒性和氧化应激（Jian等，2024；Kumar等，2026；Mhadhbi等，2012；Simpson等，2021）。尽管受到监管限制，PFOS仍持续存在，因为历史排放以及来自污染场地和工业来源的持续释放。越来越多的证据表明，微塑料和PFOS在水生和底栖环境中经常共存，特别是在受废水排放、垃圾填埋场渗滤液和城市径流影响的区域（Scott等，2021；Tang K.H.D.，2023）。它们的同时存在引发了对可能相互作用的担忧，这些相互作用可能会改变它们的环境归趋和生物效应。事实上，微塑料的理化性质通过疏水相互作用、静电吸引和氢键等多种机制促进了PFOS的吸附（Llorca等，2018；Mejías等，2023）。这种吸附过程有效地使微塑料成为PFOS在环境介质中的载体，并促进生物体对其的摄取。确实，实验研究表明，微塑料可以显著增强水生生物中PFOS的生物积累和毒性，从而在联合暴露情况下放大了生态风险（Alaya等，2026；álvarez-Ruiz等，2021；Islam等，2021；Sobhani等，2021）。这些相互作用凸显了需要考虑和研究联合污染物动态而非单一化合物效应的必要性。

在海洋生态毒理学中，多毛类动物多样沙蚕（Hediste diversicolor）因其强大的生态相关性而被公认为关键的哨兵物种，因为它在沉积物生物扰动和有机质循环中发挥核心作用，同时对环境应激因子表现出明显的敏感性。其钻洞和食底泥的行为促进了与沉积物相关污染物的持续接触，增加了其易受污染物影响的程度（Silva等，2020）。这种脆弱性可能通过多种暴露途径进一步加强，包括摄食沉积物颗粒、皮肤接触以及直接从周围水中摄取。这种多样化的暴露途径使得该物种特别适合评估沉积物相关污染物（如微塑料和PFOS）的生物可利用性和生物效应。事实上，这种生物指示物已被广泛用于生态毒理学评估中，展示了对各种受测污染物的反应，特别是对微塑料与其他污染物混合物的反应（Abouda等，2025、2024、2022）。其生理和细胞反应，特别是在免疫和分子水平上的反应，提供了关于亚致死毒性机制和整体环境健康的关键见解。重要的是，这些应激因子的效应不仅可以在整体生物水平上进行研究，还可以在更精细的生物学尺度上进行研究。在这一背景下，体腔液受到了特别关注，因为它反映了生物体的内部生理状态。在这一区室中，体腔细胞是环节动物的循环免疫细胞，参与多种生理过程，包括免疫防御、解毒和氧化应激调节，这使得它们对于检测早期毒性特别相关，因为它们对环境扰动反应迅速（Abouda等，2025；Garcia-Velasco等，2023；Gomiero等，2018a；Moltedo等，2019）。

尽管关于微塑料和PFOS作为共存环境污染物的研究不断增加，但关于它们联合效应的重要知识空白仍然存在，特别是在底栖无脊椎动物的细胞和分子水平上。大多数现有研究集中在单一化合物暴露或简化的实验室条件下，对环境特征化和生物反应的综合程度有限。此外，尽管已知微塑料可以作为PFOS的载体，但这种相互作用对底栖生物细胞毒性和基因表达的后果仍然知之甚少。填补这些空白对于在环境现实的暴露情景下改善生态风险评估至关重要。据我们所知，这是第一项在细胞和分子水平上研究环境微塑料（EMPs）和PFOS对多样沙蚕（Hediste diversicolor）联合效应的研究。与通常具有受控和均匀理化特性的标准商业微塑料不同，本研究中使用的环境采集的微塑料是经过风化的且异质的，包含不同的聚合物类型、颗粒形状和大小范围。这种变异性更接近自然环境中微塑料的复杂性和异质性，因此提供了更具环境相关性的暴露情景。因此，本研究旨在评估单一和联合暴露于环境微塑料（<30微米；50 mg/kg干沉积物）和PFOS（0.1、0.5和1 μg/kg干沉积物）7天后产生的细胞毒性、遗传毒性、凋亡和基因表达反应。具体来说，我们旨在（i）量化海 worms体腔液中的微塑料和PFOS，（ii）评估细胞毒性和遗传毒性效应，以及（iii）确定联合暴露下基因表达的变化。这种综合方法提供了关于底栖生态系统中共存新兴污染物效应的机制见解。

章节摘要

研究地点和环境塑料碎片采样

环境塑料颗粒于2024年2月在努格塔区（突尼斯斯法克斯）采集，这是一个位于突尼斯东部海岸线的沙滩（34°36′13″N，10°37′33″E）。这一沿海区域受到多种人为压力的影响，包括不受控的废物处置、有机物分解（特别是海藻堆积）、海岸侵蚀以及周边加贝斯湾地区的工业排放。这些综合应激因子导致中度……

环境微塑料的形态和化学表征

碎片和纤维样品的扫描电镜（SEM）显微照片和点状能量色散X射线光谱（EDX）如图1A所示。总体而言，大多数碎片显示出碰撞和破裂的证据，其特征是锐角边缘、分层降解、不规则形状、孔隙、裂缝、断裂和一般粗糙的表面（图1A，a1和b1）。相比之下，纤维表现出明显改变的表面，具有突出的延伸部分、划痕、凹痕、鳞片状纹理和不同大小的裂缝（图1A，c1）。此外，……

讨论

在过去几十年中，由于微塑料和PFOS在海洋沉积物中的积累不断增加，它们对底栖生物潜在影响的研究受到了越来越多的关注。虽然这些污染物的单独影响已有相对充分的记录，但它们的联合影响仍缺乏足够的了解。特别是，关于它们之间的相互作用以及控制其联合毒性的潜在机制的信息有限。特别令人担忧的是……

结论

本研究表明，环境相关浓度的微塑料在单独和联合暴露条件下诱导了多样沙蚕（Hediste diversicolor）的生物反应。体腔液中的PFOS浓度随暴露水平增加而升高，在某些联合暴露条件下观察到更高的浓度。单独和联合暴露均与细胞毒性和遗传毒性反应相关，包括溶酶体膜不稳定化、DNA损伤增加以及基因表达改变……

CRediT作者贡献声明

Paola Rapisarda：调查、形式分析、数据整理。Yossra Missaoui：方法论、调查、形式分析。Alfina Grasso：方法论、调查、形式分析。Carmen Sica：方法论、调查、形式分析。Sirine Alaya：方法论、调查、形式分析。Siwar Abouda：撰写——初稿、方法论、形式分析、数据整理。Sara Gaida：软件、形式分析、数据整理。Hana Najahi：形式分析、方法论。Mohamed Rida……

未引用参考文献

Banni等，2017；Tang，2023。

伦理声明

不需要伦理委员会批准。根据突尼斯和意大利的规定，涉及环节动物的实验室实验不需要伦理委员会批准。然而，所有实验方案在制定时特别关注动物福利，旨在在整个研究过程中限制潜在的痛苦或不舒服。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所述工作的发表。

数据可用性

支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。

生成式人工智能和人工智能辅助技术在稿件准备过程中的声明

在本工作准备过程中，作者使用了生成式人工智能工具，包括ChatGPT、DeepSeek和Microsoft Copilot，以提高稿件的清晰度、思路流畅性和英语表达。在使用这些工具之后，作者仔细审查和编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所述工作的发表。

致谢

本工作由突尼斯高等教育与科学部基金（突尼斯）和研究单位（LR21AGR02）资助。作者感谢突尼斯迦太基大学和意大利卡塔尼亚大学为学生提供研究奖学金（A.S.），开发了该研究。我们还感谢意大利锡拉库萨省阿沃拉的SIALAB Laboratorio Analisi Chimiche，在PFOS分析方面提供的支持。

Ahlem Sahnoun | Siwar Abouda | Sirine Alaya | Mohamed Rida Abelouah | Sara Gaida | Yossra Missaoui | Hana Najahi | Paola Rapisarda | Carmen Sica | Alfina Grasso | Gea Oliveri Conti | Margherita Ferrante | Mohamed Banni