聚苯乙烯纳米塑料致雄性小鼠生殖毒性效应及初步机制

目的分析聚苯乙烯纳米塑料(polystyrene nanoparticles,PS-NPs)亚慢性暴露对成年雄性小鼠生殖功能的影响,并探讨其影响睾酮(testosterone,T)合成的可能分子机制。方法60只8周龄C57BL/6雄性小鼠完全随机分成对照组(去离子水组)、PS-NPs低暴露组(10 mg/kg,10 PS组)和高暴露组(40 mg/kg,40 PS组),每组20只。每日灌胃1次,连续60 d。末次染毒24 h后,称量并计算各组小鼠睾丸、附睾、脑、肝、脾、肺、肾的质量和脏器系数;运用HE染色分析睾丸组织病理形态差异;透射电子显微镜观察睾丸细胞的超微结构改变;采用计算机辅助精液分析系统分析精液参数;采用酶联免疫吸附实验(ELISA)检测血清T、黄体生成素(luteinizing hormone,LH)和卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)含量;结合转录组测序数据分析结果,采用荧光定量PCR(qPCR)法检测各组小鼠睾丸组织中T合成关键基因的表达水平。结果与对照组相比,40 PS组小鼠附睾质量显著增加(P<0.05);10 PS组小鼠睾丸脏器系数和40 PS组小鼠附睾脏器系数均显著增加(P<0.05);10 PS和40 PS组小鼠肝和脾的质量以及脏器系数均显著下降(P<0.05)。病理学结果显示,与对照组相比,10 PS和40 PS组小鼠睾丸生精小管管腔增大,生精细胞松散,空泡化增多;透射电镜下可见10 PS和40 PS组睾丸间质细胞胞浆中线粒体肿胀和内质网扩张。10 PS组小鼠精子活力较对照组显著下降(P<0.05);10 PS和40 PS组小鼠血清T水平均降低,其中40 PS组下降显著(P<0.05);10 PS和40 PS组小鼠血清LH和FSH水平较对照组均显著上升(P<0.05)。10 PS和40 PS组小鼠睾丸中CYP11A1的mRNA表达较对照组均显著下调(P<0.05)。结论PS-NPs会导致小鼠睾丸病理和功能损伤,并可能通过影响睾丸间质细胞结构下调T生成关键基因CYP11A1的表达,降低T的合成。

聚苯乙烯微塑料对睾丸间质细胞凋亡的影响

目的探讨聚苯乙烯微塑料(polystyrene microplastics,PS-MPs)对睾丸间质细胞凋亡的影响及可能机制。方法通过比较毒理基因组学数据库(CTD)检索Polystyrene导致男性泌尿生殖系统疾病的相关基因,采用GO和KEGG富集分析涉及的功能及信号通路。使用小鼠睾丸间质细胞(TM3细胞)作为研究模型,采用粒径为5μm和80 nm的PS-MPs(0、10、20、40μg/mL)处理TM3细胞48 h,观察细胞形态,利用CCK-8法检测细胞活性,流式细胞术检测细胞凋亡,RT-qPCR和Western blot检测富集的信号通路中关键分子mRNA和蛋白水平表达变化。结果对CTD数据库筛选的基因进行GO和KEGG富集分析发现,PS-MP暴露相关变化基因明显富集到细胞凋亡功能和p53信号通路(P<0.05)。5μm和80 nm PS-MPs暴露TM3细胞48 h后均能明显抑制细胞生长,诱导细胞凋亡显著增加(P<0.05);5μm和80 nm PS-MPs暴露可上调p53信号通路中p53、Bax的mRNA和蛋白表达水平(P<0.05),上调下游靶基因Caspase3和Caspase9表达(P<0.05),抑制抗凋亡分子Bcl2表达(P<0.05)。结论PS-MPs暴露可能通过p53信号通路诱导睾丸间质TM3细胞的凋亡。