供稿：赵雨帆，武汉大学
校稿：冯甜，武汉大学
推送：冯甜，武汉大学
今天给大家分享的文献发表在Environmental Science & Ecotechnology上，标题为Polystyrene microplastics and di-2-ethylhexyl phthalate co-exposure: Implications for female reproductive health，通讯作者为华中师范大学的陈明清副教授。
微塑料（microplastics，MPs）颗粒直径小于5毫米，可通过化妆品、清洁剂等多种途径进入人体，其污染被认为是生态环境科学领域亟待解决的问题之⼀。其中，聚苯乙烯微塑料（polystyrene microplastics，PS-MPs）最为常见，已有研究表明其可损伤小鼠的生殖系统。MPs可吸收增塑剂邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（di-2-ethylhexyl phthalate，DEHP），因此，人类同时面临暴露于MPs和DEHP的风险。目前大多数研究集中于单一微塑料，忽略了增塑剂对其影响。尽管已有研究表明MPs、DEHP可能对人和哺乳动物的生殖系统产生不利影响，但它们对女性生殖系统的综合影响及机制尚不可知。多囊卵巢综合征（Polqycystic ovarian syndrome，PCOS）是一种常见的女性生殖疾病，以雄激素分泌过多、多囊卵巢形态和卵巢纤维化为特征，迄今为止，发病机制尚不清楚。
本文研究PS-MPs和DEHP共同暴露是否会导致大鼠卵巢出现PCOS样特征，探讨单一、联合暴露于PS-MPs和DEHP对大鼠卵巢损伤的具体机制。将30只SD大鼠随机分为5组：生理盐水组、PS-MPs组、DEHP组、PS-MPs+低剂量DEHP组和PS-MPs+高剂量DEHP组；另外18只SD大鼠随机分为3组，SIS3组、PS-MPs+SIS3组、PS-MPs+SIS3+高剂量DEHP组，每天灌胃给药持续42天。收集组织和血液，评估卵巢组织的病理变化和纤维化程度；测量卵巢上清液中的转化生长因子β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）、Ⅰ型胶原（collagenⅠ，COL1A1）、Ⅲ型胶原（collagenⅢ，COL3A1）、雌二醇（estradiol，E2）和睾酮（testosterone，T）的浓度；评估活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量和超氧化物歧化酶（reactive oxygen species，SOD）活性；提取RNA，合成cDNA，qRT-PCR分析mRNA转录水平；进行卵巢蛋白质组学分析和免疫组化检测。
与对照组相比，PS-MPs+低剂量DEHP组继发卵泡和闭锁卵泡急剧增加（图1b），PS-MPs+DEHP组卵巢中胶原沉积（纤维化）均显著增加，其中PS-MPs+高剂量DEHP组纤维化最严重（图2c-d），且COL1A1、COL3A1明显上调（图2e-f）。
图1 卵巢组织病理损伤及卵泡计数
与对照组相比，单独暴露于PS-MPs和DEHP引起血清E2水平轻微下降，而联合暴露引起E2水平显著下降（图3a）。此外，联合暴露组T水平显著上升，PS-MPs+低剂量DEHP组增加幅度最大（图3b），E2/T比值降低，以上结果与PCOS患者特征相符。
图3 性激素稳态失衡
液相色谱-串联质谱技术（LC-MS/MS）共检测到2492个蛋白质，它们的交集在Venn图中显示（图4a）。蛋白质组学分析显示，PS-MPs+DEHP组均导致卵巢蛋白表达发生显著变化（图4b），与对照组相比，PS-MPs组、DEHP组、PS-MPs+低剂量DEHP组和PS-MPs+高剂量DEHP组分别鉴定出234、300、199、155个差异表达蛋白，差异表达蛋白主要富集在脂肪酸代谢和紧密连接相关的信号通路中，并受TGF-β1调节。
图5a描绘了抗p-Smad3免疫组织化结果的代表性图像。与对照组相比，PS-MPs组、DEHP组和共暴露组的Smad3 mRNA水平明显上升（图5d）。此外，PS-MPs组、DEHP组和PS-MPs+高剂量DEHP组的p-Smad3阳性染色密度明显高于对照组（图5b）。用SIS3处理可抑制p-Smad3（大鼠磷酸化细胞信号传导分子Smad3）的产生，在PS-MPs+高剂量DEHP组中的抑制效果最为明显。与PS-MPs和PS-MPs+低剂量DEHP组相比，PS-MPs+高剂量DEHP组样品中p-Smad3的增加更为显著。Smad3 mRNA水平上调，其中最显著的增加发生在PS-MPs+高剂量DEHP组。ELISA结果显示，联合暴露后卵巢组织中TGF-β1的浓度显著升高，但在SIS3处理后恢复至正常水平（图5c）。TGF-β1在mRNA中也有类似的趋势（图5e）。
图5 共同暴露激活TGF-β1/Smad3信号通路
与PS-MPs组（p < 0.001）相比，PS-MPs+SIS3组胶原蛋白体积分数显著降低。此外，与PS-MPs+高剂量DEHP组相比，PS-MPs+SIS3+高剂量DEHP组胶原蛋白体积分数显著下降。在mRNA水平（图6d和e）和蛋白水平（图6b和c）上，COL1A1、COL3A1的上调被SIS3的作用所缓解。比较PS-MPs+SIS3组和PS-MPs+SIS3+高剂量DEHP组的结果显示，SIS处理提高E2水平，降低T水平（图6g，e，i）。
综上所述，此研究表明MPs和DEHP联合暴露可以诱导雌性大鼠的生殖毒性，导致PCOS样卵巢特征。此外，抑制TGF-β1/Smad3信号通路可以减少ROS的产生，调节性激素稳态失衡，降低卵巢纤维化程度。本研究首次在蛋白质组学水平上探讨PS-MPs和DEHP共同暴露的协同机制，强调了全面评估微塑料污染对女性生殖健康风险的必要性，对于评估普遍存在的环境污染物对人类健康的潜在风险具有重要意义，有助于PCOS的预防、治疗策略的制定。
文章编号：443
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ese.2024.100471
原文引用：
Ke Xu, Yunyi Wang, Xiao Gao, Zhaolan Wei, Qi Han, Shuxin Wang, Wanting Du, Jian Wan, Cuihong Wan, Mingqing Chen*. Polystyrene microplastics and di-2-ethylhexyl phthalate co-exposure: Implications for female reproductive health. Environ. Sci. Ecotechnol., 2024, 22, 100471.
