华大生科讯（通讯员 高笑）近日，生命科学学院陈明清老师作为通讯作者相继在国际权威期刊《Science of The Total Environment》（IF=9.8）和《Particle and Fibre Toxicology》（IF=10）上发表论文，揭示了不同官能团纳米塑料的毒理效应和机制。生命科学学院硕士研究生高笑和王云仪分别是这两篇论文的第一作者，华中师范大学是这两项研究的独立完成单位。
微纳米塑料污染被列为环境与生态学领域最重要、最紧迫的科学问题之一。微纳米塑料是水体、陆地和空气中广泛存在的污染物，已在人体肺组织、胎盘、粪便和精液中检测到微纳米塑料的存在。微纳米塑料暴露对生态环境和健康的潜在影响已引起全球范围的关注。微纳米塑料在环境中老化会引起官能团的变化而改变颗粒的表面电荷。老化的塑料微粒可以携带不同的官能团，羧基和氨基在聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）表面是常见的修饰官能团，分别带有负电荷和正电荷。由于具有与蛋白质类似的结构，这些带电粒子可以更容易地穿过细胞膜。但是，不同官能团（电荷）纳米塑料暴露对生物体的毒理效应尚不清楚。
2024年4月20日《Science of The Total Environment》正式发表了题为“Comparing the effects and mechanisms of exposure to polystyrene nanoplastics with different functional groups on the male reproductive system” （https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171299）研究论文。该研究分别利用原始的PS-NPs、羧基修饰的PS-NPs和氨基修饰的PS-NPs对小鼠进行暴露，研究结果表明具有官能团修饰的PS-NPs比未修饰的聚苯乙烯更具毒性，而具有带正电氨基修饰的PS-NPs毒性最强。三种PS-NPs均会引发氧化应激和DNA损伤，降低睾丸指数，破坏曲细精管外壁，减少精原细胞数量和精子数量，增加精子畸形率。蛋白质组学分析显示差异表达蛋白主要富集于蛋白质转运、RNA剪接和mTOR信号转导。进一步证实PI3K-AKT-mTOR信号通路被过度激活，这可能导致精原细胞干细胞因过度分化而减少。该研究为有效评估环境相关纳米塑料的毒理学效应及体内暴露诱导的雄性生殖毒性的机制提供了新的认识。
图1 不同电荷的NPs导致小鼠雄性生殖系统毒性的分子机制
2024年4月24日《Particle and Fibre Toxicology》在线发表了题为“Polystyrene nanoplastics with different functional groups and charges have different impacts on type 2 diabetes”（https://rdcu.be/dFGoG）的研究论文。该研究调查了不同官能团（电荷）的纳米塑料暴露对血糖水平的影响。研究发现，三种不同功能基团修饰的PS-NPs均会导致二型糖尿病（T2DM）小鼠模型的空腹血糖（FBG）水平显著升高；导致葡萄糖耐受不良和胰岛素抵抗的增加。也会诱发糖原累积、肝细胞水肿以及胰腺损伤。比较不同功能团或电荷对T2DM的影响，氨基修饰的纳米塑料的FBG升高、糖原累积和胰岛素抵抗最为显著。调查其机制发现，纳米塑料暴露抑制了AKT和FoxO1的磷酸化。而使用AKT激活剂SC79处理可有效挽救这一过程，并减轻类似T2DM的病变。
图2 不同电荷的NPs导致小鼠T2DM样病变的分子机制
陈明清研究团队致力于研究微纳米塑料的毒理学效应及其对健康的影响，最先在哺乳动物中报道了微塑料对生殖系统的有害效应。发表的研究论文受到积极评价和引用， 4篇论文入选ESI（top1%）高被引论文，1篇论文入选ESI （top1‰）热点论文。上述研究得到国家自然科学基金面上项目、中央高校基本科研业务费和华中师范大学研究生教育创新资助项目的资助。
附全文链接：
1）Comparing the effects and mechanisms of exposure to polystyrene nanoplastics with different functional groups on the male reproductive system.（https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171299）
2）Polystyrene nanoplastics with different functional groups and charges have different impacts on type 2 diabetes. （https://rdcu.be/dFGoG）
图片来源：陈明清研究团队
初审初校：高笑
复审复校：陈明清
终审终校：谢波
编辑：尹雅铃
