《OpenNano》：Lactational exposure to polystyrene nanoplastics is associated with hepatorenal alterations, oxidative stress, and apoptosis-associated changes in male rat offspring
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全球环境中微塑料和纳米塑料的普遍污染是一个重大的公共卫生问题。聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）具有独特的物理化学性质，包括小尺寸、大表面积与体积比以及吸附环境污染物的能力，这促进了它们穿过生理屏障的转运。虽然PSNPs的环境普遍性已有充分记录，但其潜在的发育毒性
全球环境中微塑料和纳米塑料的普遍污染是一个重大的公共卫生问题。聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）具有独特的物理化学性质，包括小尺寸、大表面积与体积比以及吸附环境污染物的能力，这促进了它们穿过生理屏障的转运。虽然PSNPs的环境普遍性已有充分记录，但其潜在的发育毒性，特别是在哺乳这一关键发育窗口期的毒性，仍是一个深入研究的课题。新兴证据表明，PSNPs可以穿过生物屏障，并与包括肝脏和肾脏组织在内的多种组织的改变有关。鉴于肝脏和肾脏在全身代谢、解毒和排泄中的互补作用，这些器官可能代表了PSNP暴露后全身效应的重要靶点。在早期发育过程中，这些器官经历快速的细胞增殖和分化；因此，它们可能对环境应激源特别敏感。在本研究中，研究人员旨在评估母体哺乳期暴露于PSNPs对雄性Sprague Dawley大鼠子代的肝肾毒性。通过检查断奶后（出生后第30天，PND30）和成年早期（出生后第60天，PND60）的结构、氧化、生化和凋亡相关参数，研究人员试图表征早期生命PSNP暴露在这些发育阶段的影响。研究人员整合了形态测量学、组织病理学和免疫组织化学分析，以研究涉及p53和BCL-2在肝脏和肾脏组织中的凋亡相关改变。研究人员的发现提供了关于纳米塑料剂量依赖性发育毒性的新见解，有助于更好地理解早期生命暴露于塑料污染物所带来的风险，并为潜在信号通路的进一步分子研究提供了基础。
研究背景与目的
全球环境中微塑料和纳米塑料的普遍污染已成为一项重大的公共卫生关切。聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）因其独特的物理化学特性，如小尺寸、高表面体积比和吸附环境污染物能力，能够穿越生理屏障。尽管PSNPs的环境普遍性已被充分证实，但其在哺乳期等关键发育窗口的潜在发育毒性仍是研究热点。肝脏和肾脏在全身代谢、解毒和排泄中发挥互补作用，可能是PSNP全身效应的关键靶器官。在早期发育阶段，这些器官快速增殖分化，对环境应激尤为敏感。然而，哺乳期PSNP暴露对不同发育阶段肝肾完整性的影响尚不完全清楚。为此，研究人员开展了本研究，旨在评估母体哺乳期PSNP暴露对雄性Sprague Dawley大鼠子代的肝肾毒性，通过检测断奶后（PND30）和成年早期（PND60）的结构、氧化、生化及凋亡相关参数，以阐明早期生命PSNP暴露的发育阶段特异性效应。该研究发表于《OpenNano》。
主要技术方法
研究人员采用透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）对PSNPs进行表征，确认其为35–55 nm的球形颗粒，水合粒径约57.1 nm，zeta电位为?35.5 mV。选用24只成年雌性和12只成年雄性Sprague Dawley大鼠进行交配，孕鼠随机分为四组（每组6窝）：对照组（蒸馏水）、低剂量组（0.1 mg/kg/day）、中剂量组（1 mg/kg/day）和高剂量组（10 mg/kg/day）。从产后第0天至第21天（PND0–PND21），每日通过口服灌胃对哺乳期母鼠给予PSNPs。每窝选取两只雄性后代，分别于PND30和PND60进行评估。通过荧光显微镜定性检测罗丹明标记的PSNPs信号；采用比色法测定肝脏和肾脏组织中总抗氧化能力（TAC）和总氧化状态（TOS），并计算氧化应激指数（OSI）；使用商业试剂盒检测血清肝功能指标（ALT、AST、ALP、TP）和肾功能指标（尿素、肌酐）；对肝脏和肾脏组织进行苏木精-伊红（H&E）染色用于组织形态计量学分析；通过免疫组织化学（IHC）检测促凋亡标志物p53和抗凋亡标志物BCL-2的表达。
研究结果
3.1 体重及肝肾形态计量指标的改变
在PND30，PSNP暴露导致雄性后代体重显著降低，呈剂量依赖性。肝脏重量也显著减少，但肝体比无显著差异。肾脏重量在某些处理组中显著降低，肾长在高剂量组显著缩短。在PND60，暴露组体重和肝脏重量仍显著低于对照组，高剂量组的肝体比和肾体比也显著降低。肾脏宽度和长度在中、高剂量组显著减小。
3.2 肝肾组织中罗丹明相关信号的荧光检测
在PND30和PND60，暴露组肝脏和肾脏切片中均观察到与罗丹明相关的荧光信号，强度呈剂量相关性增加。但由于滤光片配置未针对罗丹明B选择性优化，且可能存在内源性自发荧光干扰，这些信号被谨慎地视为定性支持性观察结果，而非PSNP存在的确凿证据。
3.3 肝肾组织形态计量参数的改变
在PND30，所有暴露组双核肝细胞百分比和肝细胞直径均显著降低。肾小球直径在所有处理组中显著减小；近端小管直径仅在高剂量组显著降低；近端小管上皮厚度在所有暴露组中显著下降；远端小管直径和上皮厚度在所有处理组中也显著降低。在PND60，双核肝细胞比例在各暴露组持续显著降低；肝细胞直径在中、高剂量组显著减小。肾小球直径、近端小管直径及上皮厚度、远端小管直径及上皮厚度在所有暴露组中均显著降低，且多呈剂量依赖性。
3.4 肝肾氧化应激参数的改变
在PND30，肝脏TAC在中、高剂量组显著降低，TOS和OSI在中、高剂量组显著升高。肾脏TAC在中、高剂量组显著降低，TOS和OSI仅在高剂量组显著升高，而OSI在中剂量组也已显著升高。在PND60，肝脏和肾脏的TAC均在中、高剂量组显著降低，TOS和OSI则显著升高，整体呈现剂量依赖性的氧化应激加剧趋势。
3.5 肝肾血清生化参数的改变
在PND30和PND60，血清ALT活性在中、高剂量组均显著升高；AST活性在高剂量组（PND30）或中、高剂量组（PND60）显著升高；ALP仅在高剂量组（PND30）显著升高；总蛋白（TP）水平仅在高剂量组显著降低。肾功能方面，血清尿素水平在中、高剂量组均显著升高；肌酐水平在高剂量组（PND30和PND60）显著升高，表明高剂量PSNP暴露损害了肝脏合成功能和肾脏滤过功能。
3.6 肝脏p53和BCL-2免疫组化结果
在PND30和PND60，所有暴露组肝脏p53阳性面积均显著增加，呈剂量依赖性。相反，BCL-2免疫反应性在所有暴露组中均显著降低，且随剂量增加而进一步下降。这表明PSNP暴露促进了肝脏细胞的促凋亡信号，同时抑制了抗凋亡机制。
3.7 肾脏p53和BCL-2免疫组化结果
在PND30和PND60，肾脏p53免疫反应性在所有暴露组中均显著升高，呈剂量依赖性。同时，BCL-2免疫反应性在所有暴露组中显著降低，且高剂量组降幅最大。这与肝脏的结果一致，表明PSNP暴露同样诱导了肾脏组织的凋亡失衡。
结论与意义
本研究表明，母体哺乳期暴露于PSNPs可导致雄性后代在断奶期和成年早期出现持续的肝肾结构和功能损伤。这些效应表现为体重和器官重量减轻、组织形态结构异常、氧化应激加剧（TAC降低、TOS和OSI升高）、血清肝肾功能指标紊乱（ALT、AST、尿素、肌酐升高，TP降低），以及凋亡相关蛋白表达的改变（p53上调、BCL-2下调）。这些发现揭示了纳米塑料在早期发育阶段的剂量依赖性肝肾毒性，强调了哺乳期作为易感窗口的重要性，并为后续探索其分子信号通路提供了实验依据。
