供稿：史路菲，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Science of the Total Environment上，标题是Gender-specific effects of polystyrene nanoplastic exposure on triclosan-induced reproductive toxicity in zebrafish (Danio rerio)，通讯作者是南方医科大学公共卫生学院的黄振烈教授。
聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）和三氯生（TCS）是在人类样本中检测到的普遍存在的新兴环境污染物。TCS是一种广谱亲脂性抗菌剂，广泛应用于各种消费品中，研究表明TCS有引起生殖毒性的风险。PS-NPs在水生环境和消费品中广泛存在，它们是二次污染物内化的载体，可能会使TCS的生物作用复杂化。因此，本文中作者进一步调查了PS-NPs对TCS诱导的生殖毒性的影响，特别是与其内分泌干扰作用（EDEs）有关的影响（图1A）。
首先，作者使用傅里叶变换-红外光谱（FTIR）分析TCS和PS-NPs之间的相互作用（图1B）。作者发现TCS可以与PS-NPs相互作用，导致PS-NPs的流体动力学尺寸（图1C）、多分散指数（图1D）和zeta电位（图1E）增加。
图1 TCS相互作用改变PS-NPs特性
随后，作者将野生型成年斑马鱼暴露于不同浓度的TCS环境中，以是否存在PS-NPs作为变量因素，21天后量化其性腺、肝脏和大脑中的TCS含量。结果显示，PS-NPs对TCS分布影响具有性别差异。在雌性中，与单独的TCS暴露相比，与PS-NPs的共同暴露在肝脏、大脑和卵巢中表现出较低的TCS浓度（图2A）。在雄性中，PS-NPs显著增加了睾丸和肝脏中TCS含量，同时降低了0.361和3.61 μg/L TCS组大鼠脑中TCS含量（图2B）。
图2 PS-NPs对TCS在各种斑马鱼组织中的摄取和分布的影响
接着，作者对斑马鱼的性腺进行了组织学检查，以确定TCS与PS-NPs共暴露后的表型变化。在雌性斑马鱼中，暴露于TCS抑制了雌性斑马鱼的卵巢发育，PS-NPs的存在减弱了TCS对卵巢发育的抑制作用（图3A-E）。而在雄性斑马鱼中，暴露于PS-NPs加剧了TCS诱导的雄性斑马鱼精子发生损伤（图3F-J）。两者的检测结果具有性别特异性差异。
图3 PS-NPs和TCS的共同暴露会影响斑马鱼的卵巢发育和生精停滞
进一步，作者检测了斑马鱼性激素合成的改变情况。结果表明，暴露于PS-NPs减轻了TCS诱导的雌性成年斑马鱼的激素紊乱（图4A-E），但是加剧了TCS诱导的雄性成年斑马鱼的激素紊乱（图4F-J），也具有性别特异性差异。为了研究成年斑马鱼性激素合成中断的潜在机制，作者评估了暴露于TCS 21天后与下丘脑-垂体-性腺-肝脏（HPGL）轴相关的基因表达，发现TCS与PS-NPs的共同暴露会对性腺中TCS单独暴露所调节的基因表达水平产生影响（图4K-L）。
图4 TCS和PS-NPs共暴露后HPGL轴性激素合成和基因表达变化的破坏
最后，作者进行了转录组学和蛋白质组学分析，以探索PS-NPs对TCS诱导的生殖毒性影响的潜在机制。转录组学结果显示，EDEs在PS-NPs改变的TCS诱导的生殖毒性机制中起关键作用。PS-NPs通过减弱雌性卵巢中的EDEs来减轻TCS诱导的生殖毒性（图5A-B），但加剧了在雄性中TCS诱导的生殖毒性（图5C-D）。
图5 共暴露于TCS和PS-NPs后性腺的转录组学分析
对卵巢或睾丸进行了蛋白质组学分析结果如图6所示。TCS和PS-NPs共暴露后差异表达蛋白（DEPs）的GO分析结果显示，卵巢中nuf2和dctn2参与了纺锤体组织有丝分裂的过程（图7A），睾丸中katnal1和iqcg参与了精子发生过程（图7B）。
图6 共暴露于TCS和PS-NPs后性腺的蛋白质组学分析
图7 TCS和PS-NPs共暴露后DEPs的GO分析
转录组学和蛋白质组学的综合分析表明，aqp12-dctn2通路参与PS-NPs减弱TCS诱导的雌性生殖毒性（图8A），而pck2-katnal1通路在PS-NPs加剧TCS诱导的雄性生殖毒性中发挥作用（图8B）。
图8 转录组学和蛋白质组学数据的综合分析
综上所述，PS-NPs可以吸附TCS，从而改变PS-NPs的物理特性。PS-NPs与TCS的共同暴露，会改变斑马鱼性腺、肝脏和大脑中的TCS水平，会减轻TCS诱导的卵巢发育抑制，会加剧TCS诱导的精子发生抑制，也会影响与类固醇激素合成相关的基因的表达。总的来说，PS-NPs通过破坏HPGL轴来改变TCS诱导的生殖毒性，且具有性别特异性影响。作者的研究结果强调了研究PS-NPs和TCS综合作用的重要性，并为该领域的进一步研究奠定了基础。
文章编号：441
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172876
原文引用：
Zhiming Li#, Hongyi Xian#, Rongyi Ye#, Yizhou Zhong, Boxuan Liang, Yuji Huang, Mingzhu Dai, Jie Guo, Shuqin Tang, Xiaohu Ren, Ruobing Bai, Yu Feng, Yanhong Deng, Xingfen Yang, Da Chen, Zhu Yang, Zhenlie Huang*. Gender-specific effects of polystyrene nanoplastic exposure on triclosan-induced reproductive toxicity in zebrafish (Danio rerio). Sci. Total Environ., 2024, 932:172876.(#为共同第一作者)
