同时接触聚苯乙烯纳米颗粒和四溴双酚A会引发基因毒性，并干扰肠道屏障的发育分化

《Cell Biology and Toxicology》：Co-exposure to polystyrene nanoparticles and tetrabromobisphenol A induces genotoxicity and interferes with intestinal barrier differentiation

　　

摘要

四溴双酚A（TBBPA）和聚苯乙烯纳米颗粒（PSNPs）是日益受关注的污染物，经常在环境样本中被检测到，而饮食摄入是其主要暴露途径。尽管这两种物质常常同时存在，但关于它们共同作用带来的毒性数据仍十分有限。本研究利用经过验证的、复杂度逐渐增加的体外模型——分化的Caco-2细胞及Caco-2/HT29-MTX共培养细胞，探讨了单独或共同暴露于TBBPA和PSNPs对人类肠道屏障完整性、分化及功能的影响。实验中，细胞分别或同时暴露于浓度为1–150 μM的TBBPA和0.1–50 μg/mL的PSNPs中，暴露时间可为24小时（在完全分化的单层细胞中）或持续21天的分化周期。在分化的Caco-2细胞中，共同暴露会改变细胞骨架结构，PSNPs会被细胞内吞并形成大的细胞内聚集体，这些聚集体在暴露后至少144小时内依然存在。超微结构分析显示微绒毛出现变化且会形成多层结构，不过紧密连接结构保持完整，且在污染物被清除后细胞黏附结构会逐渐恢复，这表明肠道屏障仍具有修复能力。在分化过程中，TBBPA是主要的细胞毒性物质，而在所测试的浓度下，单独的PSNPs并无细胞毒性，基准剂量分析也证实，在所有测试组合中PSNPs的相对毒性因子值都很低。基因毒性评估通过改良的FPG彗星试验发现，某些TBBPA与PSNPs的组合会导致DNA氧化损伤，基因表达分析则显示出DNA损伤反应和氧化应激通路被激活。共同暴露还会影响肠道分化标志物（如ALPI）的表达，表明其可能干扰上皮细胞的成熟过程。所观察到的剂量-反应关系十分复杂，这凸显了在评估污染物混合物的风险时进行全面剂量范围测试以及使用生理相关的分化模型的重要性。

图表摘要

关键要点

• 与PSNPs共同暴露时，TBBPA是导致细胞毒性的主要因素。

• PSNPs在暴露后可在肠道上皮细胞中存在长达144小时。

• 共同暴露会在肠道上皮细胞中引发氧化应激和DNA损伤。

• 共同暴露会改变肠道上皮细胞的分化进程及屏障的成熟程度。

四溴双酚A（TBBPA）和聚苯乙烯纳米颗粒（PSNPs）是日益受关注的污染物，经常在环境样本中被检测到，而饮食摄入是其主要暴露途径。尽管这两种物质常常同时存在，但关于它们共同作用带来的毒性数据仍十分有限。本研究利用经过验证的、复杂度逐渐增加的体外模型——分化的Caco-2细胞及Caco-2/HT29-MTX共培养细胞，探讨了单独或共同暴露于TBBPA和PSNPs对人类肠道屏障完整性、分化及功能的影响。实验中，细胞分别或同时暴露于浓度为1–150 μM的TBBPA和0.1–50 μg/mL的PSNPs中，暴露时间可为24小时（在完全分化的单层细胞中）或持续21天的分化周期。在分化的Caco-2细胞中，共同暴露会改变细胞骨架结构，PSNPs会被细胞内吞并形成大的细胞内聚集体，这些聚集体在暴露后至少144小时内依然存在。超微结构分析显示微绒毛出现变化且会形成多层结构，不过紧密连接结构保持完整，且在污染物被清除后细胞黏附结构会逐渐恢复，这表明肠道屏障仍具有修复能力。在分化过程中，TBBPA是主要的细胞毒性物质，而在所测试的浓度下，单独的PSNPs并无细胞毒性，基准剂量分析也证实，在所有测试组合中PSNPs的相对毒性因子值都很低。基因毒性评估通过改良的FPG彗星试验发现，某些TBBPA与PSNPs的组合会导致DNA氧化损伤，基因表达分析则显示出DNA损伤反应和氧化应激通路被激活。共同暴露还会影响肠道分化标志物（如ALPI）的表达，表明其可能干扰上皮细胞的成熟过程。所观察到的剂量-反应关系十分复杂，这凸显了在评估污染物混合物的风险时进行全面剂量范围测试以及使用生理相关的分化模型的重要性。

图表摘要

关键要点

• 与PSNPs共同暴露时，TBBPA是导致细胞毒性的主要因素。

• PSNPs在暴露后可在肠道上皮细胞中存在长达144小时。

• 共同暴露会在肠道上皮细胞中引发氧化应激和DNA损伤。

• 共同暴露会改变肠道上皮细胞的分化进程及屏障的成熟程度。