亚慢性纳米塑料体外暴露干扰人肝细胞脂质稳态

研究人员指出，人类暴露于微塑料及纳米塑料（micro- and nanoplastics, MNPs）已成为全球性关注问题，但其长期健康影响仍不明确。建立细胞层面的慢性暴露效应模型对于风险评估及制定环境与公共卫生策略至关重要。本研究以人肝癌细胞系HepG2为模型，在环境相关浓度（10⁴及10⁶ particles/mL）下开展为期28天的纳米塑料暴露实验。结果显示，尽管细胞形态与活力未受显著影响，但长时间暴露引发了显著的代谢改变。细胞内脂质含量自暴露后120小时起呈剂量依赖性增加，于第14天达到峰值（分别为对照组的120%±16%与133%±12%），并在第21天保持稳定，随后下降。脂质代谢关键调控因子SREBP-1C、FABP1、PPAR-α及PPAR-γ的表达发生改变。脂质组学分析进一步显示，从第14天起脂质组成发生变化，饱和脂肪酸增加而不饱和脂质减少。尽管第28天时总脂质积累有所恢复，提示适应性反应的存在，但脂质谱持续向潜在病理性方向重塑。该代谢转变伴随炎症信号增强，表现为第7天后TNF-α表达上调。综上，低浓度纳米塑料的长期暴露可引发显著脂质重构，可能增加肝细胞脂毒性及炎症状态的风险。

研究背景与意义

微塑料及纳米塑料（MNPs）污染已广泛存在于环境中，人类主要通过饮食摄入MNPs，年摄入量估计达数万颗粒。MNPs可在人体多种组织累积，包括肝脏，并可能引发氧化应激、DNA损伤、炎症等反应，进而与心血管疾病、代谢紊乱及癌症等相关。现有研究多集中于短期急性暴露，缺乏反映真实生活模式的亚慢性与慢性暴露数据，尤其是针对纳米塑料（NPs）在人体肝细胞中的长期代谢效应。本研究由意大利都灵大学研究人员完成，发表于《Toxicology》，旨在填补这一空白，为环境健康风险评估提供实验依据。

主要技术方法

研究人员采用人肝癌细胞系HepG2，在长期培养条件下暴露于两种环境相关浓度的500 nm聚苯乙烯纳米塑料（10⁴ p/mL与10⁶ p/mL）。实验结合荧光激活细胞分选（FACS）、AdipoRed/NucBlue脂质定量、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）、脂质组学（气相色谱-质谱联用GC-MS/FID）、Western blot及显微镜形态观察等方法，评估细胞活力、脂质积累、基因表达及炎症反应变化，同时检测活性氧（ROS）水平与内质网应激标志物表达。

研究结果

3.1 亚慢性暴露于环境浓度纳米塑料不影响HepG2细胞活力

光学显微镜与FACS分析显示，暴露期间细胞形态、大小及颗粒度均无显著变化，Annexin V/PI染色未见凋亡迹象，细胞计数无显著差异，表明所选浓度未引起明显细胞毒性。

3.2 荧光纳米颗粒的细胞关联/内化分析

FACS检测发现，各时间点对照组与暴露组阳性细胞比例均低于1%，且无荧光强度差异，提示纳米塑料在实验条件下未显著附着或进入细胞。

3.3 活性氧生成

短期高浓度暴露实验中，仅阳性对照（Menadione）显著提升ROS水平，各浓度纳米塑料均未引起ROS显著增加。

3.4 BiP与GSS表达

Western blot分析显示，BiP（内质网应激标志）与GSS（谷胱甘肽合成酶）表达在第7天起有升高趋势，但未达统计学显著性。

3.5 亚慢性纳米塑料暴露诱导HepG2细胞脂质含量与脂质谱改变

AdipoRed/NucBlue定量显示，脂质积累自第5天开始显著上升，第14天达峰值，第21天稳定，第28天下降。脂质组学分析表明，第14天起饱和脂肪酸比例上升，不饱和脂肪酸下降，多不饱和/饱和脂肪酸比值降低，同时血栓生成指数与动脉粥样硬化指数显著升高。

3.6 脂质代谢相关基因表达改变

qRT-PCR结果显示，SREBP-1C（固醇调节元件结合蛋白-1c）表达在第7至14天显著上调；PPAR-α（过氧化物酶体增殖物激活受体α）与PPAR-γ分别在暴露后期显著升高；FABP1（脂肪酸结合蛋白1）表达亦在后期上调。

3.7 亚慢性暴露激活炎症过程

TNF-α（肿瘤坏死因子α）基因表达在第7天显著上调，随后恢复基线水平。

讨论与结论

讨论部分指出，本研究首次在HepG2细胞中建立了为期28天的亚慢性纳米塑料暴露模型，证实即使在无明显细胞摄取与细胞毒性的情况下，低剂量长期暴露仍可导致脂质稳态紊乱。脂质积累与脂质组成改变可能通过早期炎症信号触发代谢重编程，增加脂毒性风险。这一现象与体内动物实验结果一致，提示环境相关浓度纳米塑料对人类肝脏健康的潜在威胁。

结论部分强调，亚慢性暴露于环境浓度聚苯乙烯纳米塑料可在无细胞毒性条件下显著扰乱人肝细胞脂质代谢，这种效应由早期炎症信号驱动，并伴随脂质谱向病理方向重塑。研究提示，长期低剂量纳米塑料暴露可能构成一种隐蔽但具生物学意义的代谢应激因素，为未来风险评估与机制研究提供了基础。