雜志：CHEMICO-BIOLOGICAL INTERACTIONS

影響因子：5.1（2022）

年份：2021

通訊作者：M. Ramesh

摘要

背景：微塑料(MP)污染普遍存在屡拨，已成為水生生物的威脅幢哨。最近的科學報告記錄了它們在細胞和生物水平上的毒性影響已旧，但其毒性的潛在分子機制仍不清楚。

方法：不同濃度(10和100μgL?1))的PS-MPs誘導活性氧(ROS)的產(chǎn)生浩蓉，進而影響氧化和免疫防御機制”鐾啵抗氧化基因cat捻艳、sod1、gpx1a和gstp1的表達譜發(fā)生了顯著改變庆猫。PS-MPs還能顯著抑制斑馬魚的神經(jīng)傳遞认轨。此外，PS-MPs暴露可上調p53月培、gadd45ba和casp3b的表達嘁字，導致細胞凋亡。

結果：我們證明PS-MPs顯著上調tnfa和ptgs2a的轉錄模式杉畜，這是炎癥機制中必不可少的基因標記纪蜒。此外，PS-MPs暴露誘導的氧化損傷可導致細胞學損傷此叠，導致片層結構改變纯续、毛細血管擴張和鰓組織壞死。

結論：總之拌蜘，本研究結果強烈提示PS-MPs可誘導斑馬魚劑量依賴性和時間依賴性ROS介導的凋亡反應杆烁。此外，在鰓中觀察到的生理反應與上述觀察結果相關简卧，有助于揭示斑馬魚PS-MPs毒性的潛在分子機制兔魂。

關鍵詞：PS-MPs；斑馬魚举娩；ROS析校；p53信號通路

前言

全球范圍內(nèi)塑料制造和處理的增加導致了水體中塑料碎片的釋放构罗，從而給今世后代帶來了生態(tài)風險。據(jù)確定智玻，每年進入海水的塑料垃圾為400-1200萬噸遂唧。大部分塑料垃圾以較大的塑料和碎片的形式在海洋環(huán)境中循環(huán)，是不可生物降解的吊奢，對水生生態(tài)系統(tǒng)造成了極大的影響盖彭。此外，在環(huán)境中页滚，塑料受到降解召边，從而形成微塑料。Klein等報道裹驰，塑料在環(huán)境中的降解可能是形成微塑料的關鍵因素隧熙。此外，通過光氧化幻林、熱氧化反應和微生物降解MPs可能導致納米塑料等較小顆粒的破碎贞盯，這已被認為是對水生生物的嚴重威脅。塑料還可能作為其他環(huán)境污染物的載體沪饺，并影響其毒性躏敢。日常生活中使用的常見塑料包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)整葡、聚丙烯(PP)父丰、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)掘宪、聚酯(PES)蛾扇、聚氯乙烯(PVC)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在這些塑料中魏滚，PS在海洋環(huán)境中被頻繁識別的塑料碎片類別中排名第三镀首。商業(yè)研究和咨詢報告稱，全球生產(chǎn)的PS約為3270萬噸鼠次。PS是由苯乙烯單體聚合而成的芳香烴更哄。PS除作為通用塑料外，還廣泛應用于生物分析和生物醫(yī)學平臺腥寇。研究還報道苯乙烯單體從PS容器遷移到食品中對人類構成威脅成翩。同時，PS微珠赦役、顆谅榈校或化妝品、洗滌劑和紡織品的碎片也會滲入水生環(huán)境掂摔。

聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)是其中最豐富的一種海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的MPs术羔。這些持續(xù)的PS-MPs在水生環(huán)境中對生物產(chǎn)生有害的后果海洋生命赢赊，與人類健康息息相關。這是由于它們的構象级历，具有毒物吸附能力释移、生物轉化和生物放大能力在食物鏈中。不幸的是寥殖，大多數(shù)議員和np人們食用的食物都是用聚苯乙烯容器包裝的玩讳，海產(chǎn)品和PS-MPs/PS-NPs不可測的水。海產(chǎn)品的主要來源是富含魚類和貝殼類蛋白質含量嚼贡。大約20%的單個貝類魚類的胃腸道中裝載著微塑料垃圾大片锋边。PS-MPs在魚類中的攝入和毒性已被證實包括氧化損傷，神經(jīng)毒性编曼，基因表達，葡萄糖代謝改變斑馬魚胚胎的Bolism剩辟，斑馬魚的行為反應幼蟲掐场，幼年大水蚤的死亡率，下降魚和腸道免疫細胞的生長率和總能量功能障礙》妨裕現(xiàn)有的PS-MPs毒性研究提供了數(shù)據(jù)生理水平上熊户，PS-MPs是否具有毒性仍是假設其作用是ROS依賴的，并影響分子通路產(chǎn)生有害影響吭服。

在正常的生理條件下嚷堡，兩者之間是有平衡的活性氧生成和抗氧化活性。MPs暴露可誘導ROS產(chǎn)生引起氧化應激和脂質過氧化增加的產(chǎn)生艇棕。作為對氧化應激的一種代償反應蝌戒，抗氧化劑是由活細胞產(chǎn)生。之前的研究表明沼琉，這種活動抗氧化劑的產(chǎn)生受ROS誘導和細胞凋亡速度的影響保護性基因轉錄北苟。誘導ROS生成腫瘤壞死因子(tnf)是一種促炎細胞因子相互依賴，因為一個的產(chǎn)生會觸發(fā)另一個的激活打瘪。

ROS在多種信號通路中起關鍵啟動作用參與細胞周期和能量代謝友鼻。強和程已報道ROS介導的p53凋亡級聯(lián)激活在接觸微塑料。p53信號通路調節(jié)多種多樣與細胞周期闺骚、衰老彩扔、細胞存活相關的細胞反應以及細胞凋亡。p53基因轉導刺激信號凋亡通過cas3b和gadd45ba激活斑馬魚中炎癥生物標志物ptgs2a的表達的基因gadd45ba與應激反應有關任何化學或環(huán)境壓力僻爽，導致生長停滯虫碉，DNA損傷或細胞凋亡。有限數(shù)量的毒性研究表明氧化和隨后的DNA損傷與生理有關PS-MPs誘導的反應胸梆。

然而蔗衡，PS-MPs誘導毒性的潛在機制是還不清楚纤虽。本研究旨在進一步探討辨別這些機制，誘導的氧化反應及其相關斑馬魚的凋亡途徑绞惦。斑馬魚(Danio rerio)已經(jīng)廣泛存在用作脊椎動物模型逼纸，用于研究任何化學物質的毒性水生環(huán)境。除了脊椎動物模型济蝉，它是成功的模型在議員毒性研究透明自然本土化熒光MPs/NPs杰刽。我們假設ROS介導p53凋亡通路通過casp3b激活并隨之調節(jié)PS-MPs暴露后斑馬魚的生理變化。在目前的研究中,我們評估了PS-MPs誘導氧化應激的潛力王滤，斑馬魚(Danio rerio)的生化和組織學反應贺嫂。在此外，我們探索了PS-MPs對轉錄模式的影響基因參與凋亡通路和炎癥反應斑馬魚的鰓雁乡。

方法與試劑

粒徑為0.10-0.12μm的PS-MP微球(產(chǎn)品號:LB1)從Sigma Aldrich買的水懸浮液第喳。的形態(tài)用掃描電子顯微鏡對其進行表征(SEM-FEI QUANTA 200)，其中滴聲微粒懸浮液被置于雙面膠上的碳帶固定在一個鋁存根踱稍。在無菌環(huán)境中風干曲饱，涂上涂層在低真空模式(電壓-15 kV;工作距離-10毫米)。PS-MP微珠的功能特性用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析(FTIR-4100型A)珠月。用于測量PS-MP珠的尺寸扩淀，20μL的取懸浮液，用Zetasizer Nano進行分析啤挎，英國馬爾文驻谆，散射角90?波長633 nm。

化學物質

堿性磷酸酶(AKP)和乳酸脫氫酶(LDH)測定試劑盒購自印度果阿的Coral臨床系統(tǒng)公司庆聘。高------容量cDNA逆轉錄試劑盒和SYBR預混物Ex Taq TM II購自Thermofisher Scientific和Takara respec-有效胜臊。本研究使用的引物購自Euroflims基因組學。TRI試劑購自Sigma Aldrich公司伙判。其他的化學品購自印度HiMedia Laboratories Pvt.Ltd.区端。

斑馬魚和暴露

在本研究中，所有實驗均按經(jīng)濟合作與發(fā)展組織的規(guī)定和實驗的控制和監(jiān)督委員會動物(CPCSEA)澳腹。成年雄性斑馬魚(AB株)取自新金色水族館织盼，Coimbatore，并保持在充氣淡水酱塔。水的理化參數(shù)沥邻，即溫度26.4±1.2?C,pH 6.6±0.53，總硬度159±2.7 mg L?1 CaCO3羊娃，堿度194±2.04 mg L?1唐全，溶解氧6.8±0.3 mg L?1每天按照APHA指南進行測量。acclimatiza-當時，這些魚用商業(yè)顆粒喂養(yǎng)邮利，水是每天更新一次弥雹。

兩種不同濃度的PS-MPs即10μg L?1和100μg L?1以μg L?1檢測的慢性毒性。健康的魚體質量(0.28±0.07)g延届，身長(2.43±0.06)cm Nos)從庫存中選擇并引入每個玻璃水族箱中裝滿35升水剪勿。魚類暴露在兩種濃度的PS-MPs(10μg L?1作為處理I,100μg L?1作為處理II)每個濃度設3個重復對照。玻璃淡水水族館是補充測試解決方案(控制)每24 h給藥1次方庭，維持PS-MPs濃度厕吉。每天的理療測定了水的化學性質chromium的水。用7進行為期35天的實驗日采樣頻率械念。暴露后头朱，對照組和處理組采樣，用甲醇清洗去除來自皮膚的顆粒龄减，重量分別為(0.28±0.09)g和(2.55±0.09)g體長0.08 cm)项钮，麻醉后切取鰓組織用于生化測定。同樣,從每個4魚類的鰓水族缸分別于第7希停、35天末取材烁巫，進行組織病理學觀察邏輯分析(1例)和表達分析(3例)。

樣品勻漿的制備

將混合后的組織樣本用冷磷勻漿處理磷酸鹽緩沖液(50 mM,pH 7.4)脖苏。用勻漿的一部分用于脂質過氧化(LPO)、過氧化氫酶(CAT)定踱、超氧化物歧化酶(SOD)棍潘、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)檢測。剩下的homge-在12000 g下在4℃下離心30 min并且使上清液測定活性氧(ROS)崖媚、谷胱甘肽S-轉移酶(GST)亦歉、乙酰膽堿酯酶(AChE)和生化酶酶(AKP和LDH)。

活性氧(ROS)

ROS水平被修改后的二氯熒光素-測量二乙酸鹽(DCF-DA)法;20毫升上清液畅哑，200毫升的PBS和8.3毫升DCF-DA補充道,在黑暗中孵化在37℃下持續(xù)30分鐘肴楷。用485檢測熒光強度勵磁和520 nm發(fā)射熒光分光計(HORIVA)，用相對熒光強度表示荠呐。

脂質過氧化(LPO)

在硫代巴比妥酸反應后估計LPO水平物質(TBARS)測定赛蔫。很快，100毫升5%三氯乙酸酸(檸檬酸)添加到組織勻漿和孵化4?C然后將100 mL 0.67%硫代巴比妥酸添加到在2200 g下離心10 min泥张。得到清晰的上層相在熱水浴中孵育10分鐘呵恢，冷卻后取光密度微型板塊光度計測量在535 nm(協(xié)同H1,BioTek)。

過氧化氫酶(CAT)活性

采用Sinha法測定CAT活性略有修改媚创。簡單地說渗钉，25μL冰冷的Tris-HCl緩沖液(100 mM,pH 7.4)加入組織勻漿并冷卻12000 g離心15 min，收集清晰的上層相钞钙，3 mL反應混合物(乙酸與5%重鉻酸鉀)以3:1的比例加入10 mM磷酸鹽緩沖液鳄橘，pH 7.0)在熱水浴中孵育15 min在570 nm下在微孔板中測量溶液密度光度計声离。

超氧化物歧化酶(SOD)的活性

采用酶聯(lián)免疫吸附法測定SOD活性Marklund和Marklund[61]，稍加修改瘫怜。100的25μL mM Tris-HCl緩沖區(qū)(pH值7.4)被添加到組織勻漿和12000 g冷離心15分鐘术徊，收集清晰的上層相添加到反應溶液(50 mM Tris-HCl緩沖液，含1 mM EDTA和2.64 mM鄰苯三酚)宝磨，在420處讀取光密度值納米在微孔板光度計弧关。

谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)活性

采用Domingues采用的方法測定GST水平等，稍加修改唤锉。大約25μL組織勻漿中加入Tris-HCl緩沖液(100 mM,pH 7.4)12000 g冷離心15 min世囊，上層相清晰離心后得到的。然后窿祥，880μL的反應混合物(1 mM GSH,150 mM NADPH,100 mM鉀疊氮化鈉磷酸鹽緩沖液株憾，pH 7.0)，吸光度為在340 nm下測量1分鐘的光度晒衩。

谷胱甘肽s -轉移酶(GST)活性

采用Domingues采用的方法測定GST水平 稍加修改嗤瞎。總之,100μL的反應溶液(10 mM GSH和60 mM 1-氯o2,4-二硝基苯)加入50μL的清上清液听系，其光密度為在340 nm的微孔板光度計中測量5分鐘贝奇。

生物化學分析

采用Reagent法測定堿性磷酸酶(AKP)和乳酸脫氫酶(LDH)活性遵循制造商規(guī)程的試劑盒。

乙酰膽堿酯酶(AChE)活性疼痛級別

使用改編的方法測量了Ellman et al靠胜。稍加修改掉瞳，很快，250μL的反應溶液(30 mL 0.1 M磷酸鹽緩沖液浪漠，1 mL 10 mM 5,5-二硫代-2-硝基-苯甲酸溶液中加入碳酸氫鈉陕习，并加入0.2 mL 0.075 M乙酰膽堿溶液)加入50μL的上清液中用微孔板光度計在414 nm下測量光密度。

實時逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)

為了研究表達模式址愿，我們提取了總RNA使用TRI試劑進行鰓組織樣本的混合制作的協(xié)議该镣。獲得的RNA純度和數(shù)量均為使用NanoDrop平板閱讀器(NanoDrop Technologies，協(xié)同作用)响谓∷鸷希總RNA(1μg/μL)每個樣本的反向轉錄使用高容量cDNA逆轉錄試劑盒。定量的真實,采用SYBR Premix Ex Taq合成cdna進行時間PCR TM II和lightcycler 480(羅氏)中的基因特異性引物娘纷。re-動作涉及變性(在95?C 10分鐘)塌忽，放大(40循環(huán)在95?C為15 s和在60?C為1分鐘)，隨后定量陽離子,融化曲線程序(60-99?C)失驶。源和se-所用引物序列如表1所示土居。所有PCR反應均為重復3次，β-actin被用于標準化檢測基因表達曲線〔烈基因相對倍數(shù)變化使用2?ΔΔCT方法確定棉圈。組織學分析

應用熒光顯微鏡對斑馬魚鰓進行組織學分析Teng等。鰓組織在10%福爾馬林固定持續(xù)48小時眷蜓，并在不斷增加的乙醇串中經(jīng)受脫水分瘾。然后用二甲苯清除組織，包埋在石蠟塊中蠟吁系，并以3-5μm厚度切片德召。切片組織為蘇木精和伊紅染色(圓))進行微觀分析。的幻燈片使用光學顯微鏡觀察和拍攝(測距裝置光學顯微鏡,徠卡)汽纤。

統(tǒng)計分析

使用Graph Pad Prism軟件(第8版)進行統(tǒng)計學分析分析上岗。采用雙因素方差分析和Duncan's多重檢驗確定各實驗組間的顯著性差異對比測試。顯著性水平設為P<0.05蕴坪。

結果

在本研究中肴掷，PS-MP微珠的掃描電鏡圖像呈球形粒徑范圍為103-113 nm(0.103-0.113μm)(圖1a)。的紅外光譜PS-MPs微珠的光譜顯示了聚苯乙烯基團的存在(圖1b)背传，驗證制造商的數(shù)據(jù)呆瞻。從圖S1中，尺寸為PS-MPs的分布圖顯示了PS-MPs的平均粒徑分布為116.5 nm(0.116μm)径玖。

圖1 本研究使用的PS-MPs (0.1 μm)的SEM圖像(a)和FT-IR光譜(b)痴脾。

氧化應激指數(shù)

與對照組相比，PS-MPs(10μg L?1和100μg L?1)具有較好的臨床應用價值顯著誘導(P<0.001)ROS產(chǎn)生梳星，時間和劑量-獨立于本研究(圖2a)赞赖。類似地，所描述的結果圖2b顯示了顯著性(P<0.001)中LPO水平的誘導PS-MPs組(10μg L?1和100μg L?1)與對照組比較丰泊，差異有統(tǒng)計學意義(p<0.05)μg L?1)薯定。

圖2 PS-MPs暴露對活性氧的影響(a);脂質過氧化(b);過氧化氫酶(c);超氧化物歧化酶(d);谷胱甘肽過氧化物(e);gluta-硫代s-轉移酶(f);堿性磷酸酶(g);乳酸脫氫酶(h);乙酰膽堿酯酶(i)在斑馬魚鰓中超過35天的水平始绍。值是表示為±SEM瞳购。P<0.05-有統(tǒng)計學意義(*P<0.05，**P<0.01亏推，和***P<0.001)和P>0.05-不顯著(#)学赛。

抗氧化生物標志物

與對照組相比，PS-MPs(10μg L?1和100μg L?1)具有較好的臨床應用價值顯著(P<0.05)抑制本研究中CAT活性(圖2c)除低劑量組(10μg·kg-1·d-1)在第7天和第14天除外L?1)吞杭。同樣盏浇，SOD活性顯著升高(P<0.05)抑制PS-MPs組(10μg L?1和100μg L?1)與對照組比較，差異有統(tǒng)計學意義(p<0.05)對照(圖2d)芽狗。而低劑量組SOD活性(10μg L?1)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)在7月底變異的一天绢掰。從圖2e,PS-MPs組(10μg L?1和100μg L?1)的GPx活性μg L?1)均顯著(P<0.05)較對照組降低組。第7天，低滴劲、高劑量組(10μg高劑量組(100μg L?1)攻晒，第14天，對照組(100μg L?1)顯著(P>(0.05)GPx活性變化的觀察到的抗氧化劑的減少與劑量成反比以及PS-MPs暴露時間班挖。結果如圖2f所示P<p<0.05)鲁捏，GST活性呈時間依賴性增加PS-MPs暴露劑量除第7天外均為低劑量組(10μg L?1)與對照組比較。

生化酶

在整個研究期間,AKP活性顯示顯著(P<0.05)下降萧芙。PS-MPs組(10μg L?1和100μg L?1)相比如圖2g所示的控制给梅。下降更為明顯PS-MPs暴露劑量和時間增加。與對照組双揪，PS-MPs(10μg L?1和100μg L?1)顯著誘導(P<0.001)呈時間和劑量依賴性(圖2 h)动羽。

神經(jīng)遞質-乙酰膽堿酯酶(AChE)活性

與對照組相比，PS-MPs(10μg L?1和100μg L?1)具有較好的臨床應用價值顯著(P<0.001)抑制本研究中AChE活性(圖2)盟榴。觀察到抑制疼痛的活動顯示時間并呈劑量依賴性逐漸增加曹质。

基因調控模式

PS-MPs顯著改變了抗-hcv的轉錄譜氧化、乙酰膽堿酯酶和凋亡相關基因(圖3)cat擎场、sod1羽德、gpx1a(圖3a-c)和ache(圖3e)的表達模式趨于一致顯著減少(P<0.05)與增加劑量和持續(xù)時間PS-MPs曝光。然而迅办，觀察到的cat的減少沒有統(tǒng)計學意義宅静，低劑量組在第7天差異有統(tǒng)計學意義。同樣站欺，sod1和ache的表達也減少微不足道(P>低劑量組第7天和第35天差異均有統(tǒng)計學意義(p<0.05)(10μg L?1)姨夹。基因gstp1顯著(P<0.05)上調高劑量組(100μg L?1)無明顯變化變化(P>低劑量組(10μg L?1)與對照組比較矾策，差異有統(tǒng)計學意義(p<0.05)控制(圖3d)磷账。另一方面，基因tnfa,p53,casp3b贾虽，gadd45ba,ptgs2a(圖3 f j)顯著(P<0.05)upregu-PS-MPs組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義(p>0.05)治療1第7天結束)逃糟。

圖3 PS-MPs暴露對cat(a)轉錄的影響;sod1(b);gpx1a(c);問題(d);疼痛(e);tnfa(f);p53(g);casp3b(h);gadd45ba(我);Ptgs2a(j)基因Danio rerio的鰓暴露超過35天。值表示為±SEM蓬豁。P<0.05-有統(tǒng)計學意義(*P<0.05绰咽，**P<0.01，和***P<0.001)和P>0.05-不顯著(#)地粪。

組織學分析

為了研究PS-MPs誘導的組織學反應取募，我們分析了PS-MPs誘導的組織學反應PS-MPs暴露7 d和35 d后斑馬魚鰓組織的變化。作為如圖4a和b所示蟆技，對照組的鰓表現(xiàn)出正常的組織結構形態(tài)上玩敏，如規(guī)則的板層狀結構內(nèi)襯鱗狀上皮細胞斗忌、傳統(tǒng)的柱狀細胞和正常的填充細胞心理結構。然而旺聚，PS-MPs暴露7 d后飞蹂，鰓低劑量組(10μg L?1)有動脈瘤、毛細血管擴張和壞死細胞(圖4c)翻屈。組織學病變的發(fā)生增加隨著時間的增加導致片狀融合后35 d為低劑量組PS-MPs暴露量(圖4d)陈哑。同樣,魚暴露于較高劑量(100μg L?1)時鰓組織出現(xiàn)異常形態(tài)學上有破壞的板層結構、動脈瘤伸眶、上皮提升細胞也表現(xiàn)出增加7 d后壞死區(qū)35 d PS-MPs曝光劑量和持續(xù)時間依賴的方式(圖4e惊窖、f)。

圖4 鰓組織的組織瓣厘贼。a)正常鰓組織-對照組(第7天)界酒。b)正常鰓組織-對照組(第35天)。c)PS-MPs 10μg L?1組(第7天)嘴秸。d)PS-MPs組:10μg L?1(第35天)毁欣。e)PS-MPs組:100μg L?1(第7天)。f)PS-MPs組:100μg L?1(第35天)岳掐。CD-細胞質變性凭疮，AM-動脈瘤，NC-壞死細胞串述，LF-板層融合执解，EL-上皮提升;規(guī)模酒吧-400μm。插圖(刻度桿-100μm)纲酗。

討論

塑料在海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)中的存在是一個全世界嚴重的環(huán)境問題衰腌。荷蘭國際集團(ing)-水生生物對MPs的吸收可蓄積并造成不利影響氧化應激、生長發(fā)育抑制觅赊、神經(jīng)傳遞故障,內(nèi)分泌失調,免疫疾病等右蕊。然而，mps誘導的生理學數(shù)據(jù)邏輯的反應通過細胞凋亡信號通路在淡水魚非常有限吮螺。因此,本研究說明了機械通路的活性氧誘導毒性轉錄的調制cytoprotective和apoptosis-related基因PS-MPs暴露出來斑馬魚饶囚。

一般來說，三個不同的過程細胞產(chǎn)生活性氧當暴露于任何壓力或在正常情況下规脸。前者是線粒體呼吸鏈產(chǎn)生ROS二是NADPH氧化酶(NOX)介導的ROS釋放坯约。的后者是由幾種酶(細胞色素P450熊咽，環(huán)氧化酶莫鸭，血紅素加氧酶，脂氧合酶横殴，髓過氧化物酶酶被因、單胺氧化酶和黃嘌呤氧化)反應卿拴。除上述來源的ROS產(chǎn)生外，還有細胞因子生長促進劑與不同的受體結合導致ROS的生成,作為第二信使在不同信號通路梨与。

在不同類型的受體中堕花，TNFRSF(腫瘤壞死因子超家族)是一類與腫瘤結合的細胞因子受體超家族壞死因子(TNF)調節(jié)各種細胞過程，如細胞生存粥鞋、生長缘挽、增殖、分化呻粹、衰老和死亡壕曼。暴露于PS-MPs的魚表現(xiàn)出增加的tnfa表達和ROS水平提示tnfa誘導ROS產(chǎn)生的發(fā)生。顧等人以及Qiang和Cheng最近報道了ROS的升高治療水平的幼蟲和性腺PS-MPs鮐魚類等浊。然而,很少有研究報道tnfa介導的活性氧活性PS-MPs具有毒性腮郊。

PS-MPs中ROS水平升高，tnfα基因表達上調在我們的研究中筹燕，ROS和tnfa之間存在相關性的水平轧飞。這與Choi等人對議員的研究結果相印證治療斑牙鯉。產(chǎn)生的活性氧會氧化脂質撒踪，蛋白質和DNA影響代謝途徑过咬。李等記錄一個相互依存的ROS和法律外包水平的反應PS-NPs暴露了日本沼蝦，為我們的研究提供了支持制妄。在這一行中援奢，Huang等記錄了ROS和LPO水平的增加在海洋貽貝micro-PS暴露。Dimitriadi等人觀察到a顯著增加的脂質過氧化作用在斑馬魚心臟PS-MPs暴露忍捡。同樣的,基因的表達變化已報道與ROS產(chǎn)生相關的集漾。LPO增加我們的研究水平可能歸因于DNA加合物的形成(MDA(丙二醛)和HNE(4-羥基壬烯醛))的誘導表觀遺傳修飾,細胞死亡。

PS-MPs暴露可影響機體的抗氧化防御機制斑馬魚的Nism砸脊【咂抗氧化防御系統(tǒng)是一系列的抗氧化劑如SOD、CAT凌埂、GPx驱显、GSH和GST參與自由基的中和。在我們的研究中瞳抓，CAT的活性PS-MPs組SOD活性較對照組明顯降低加熱器埃疫。類似于酶的活性，貓和sod1基因很有可能PS-MPs組的下調呈時間和劑量依賴性的方式孩哑。在中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)和大絨螯蟹(Macro-)中也觀察到了類似的結果日本Brachium nipponense[15,47]栓霜。GPx活性顯著升高減少PS-MPs治療組，這與在PS-MPs暴露的斑馬魚中横蜒，gpx1a的mRNA水平下降胳蛮。與此同時销凑，II相抗氧化酶GST水平升高反應表明PS-MPs組的催化過程增加GST在第二階段解毒過程中。gstp1基因也表現(xiàn)出明顯的突變PS-MPs組的時間和劑量依賴性上調證實觀察到的酶反應仅炊。在PS-NPs中也觀察到了類似的結果暴露pulex Daphnia和PS-MPs暴露網(wǎng)狀Poecilia reticulate斗幼。上調表達的抗氧化劑也被docu-細胞對微塑料誘導的活性氧產(chǎn)生反應。

氧化應激與炎癥過程密切相關其中任何一個過程的刺激都可能誘發(fā)其他過程抚垄。幾種炎癥反應蜕窿，比如破壞的板層結構，上皮抬升呆馁、板層融合渠羞、毛細血管擴張、壞死在暴露PS-MPs的魚鰓組織中觀察到的炎癥標志基因tnfa的轉錄上調模式智哀，ptgs2a提示免疫防御機制的激活對抗PS-MPs誘導的氧化應激次询，在魚類中產(chǎn)生炎癥反應。同樣瓷叫，Wang et al.和Karbalaei的研究等屯吊，描述了PS-MPs誘導炎癥在吉爾-到黃褐斑青鳉(Oryzias melastigma)和虹膜魚(Oncorhynchus mykiss)的結構。po—tential PS-MPs毒性取決于顆粒大小,種類,時間,曝光系統(tǒng)摹菠。在這些因素中盒卸，粒徑?jīng)Q定PS-MPs在有機體的毒性。粒子的大小越小次氨，更大的表面積使PS-MPs粒子容易粘附誘導細胞破裂的細胞(血細胞蔽介、肝細胞/上皮細胞)溫度。這導致細胞死亡煮寡，從而在組織中產(chǎn)生受損的組織結構虹蓄。

在本研究中，PS-MPs組AKP活性降低表明酶從細胞溶酶體中被抑制釋放幸撕。一般來說薇组，AKP使proin-的毒性部分去磷酸化細胞在應激時產(chǎn)生的炎癥分子條件。AKP活性降低抑制去磷酸化引起促炎分子沉積的過程血流坐儿。此外律胀，這刺激免疫反應和促炎細胞因子的釋放。在我們的研究中貌矿，我們觀察到抑制AKP活性炭菌，同時上調tnf-α表達模式PS-MPs組為PS-MPs的誘導提供了新的證據(jù)丹尼奧的炎癥反應。同樣逛漫，Zhang等報道了在溴氰菊酯處理的稀有Gobiocypris rarus中黑低，tnfa和AKP活性的相互作用。

除了觀察到的炎癥反應外尽楔，還觀察到增加生長停滯和DNA損傷誘導基因的表達βa,gadd45ba在PS-MPs處理組顯示遺傳毒性po-PS-MPs的潛能投储。gadd45ba基因參與調控幾個細胞周期事件，如細胞存活阔馋、DNA損傷修復玛荞、細胞凋亡等周期阻滯和細胞凋亡以及該基因表達的增加提示PS-MPs組細胞凋亡級聯(lián)反應激活。細胞凋亡在生長呕寝，組織穩(wěn)態(tài)的調節(jié)和內(nèi)環(huán)境中起著至關重要的作用所有生物體的炎癥反應勋眯。觀察到的gadd45ba和P53基因的上調可能導致細胞凋亡，這是顯而易見的從觀察到的PS-MPs暴露的斑馬魚鰓組織的組織損傷下梢。同樣客蹋，Cheng等人觀察到DNA的顯著丟失鎘中p53的完整性和上調轉錄模式暴露“錫拉”paramamosain。p53的基因觸發(fā)器的caspase-信號通路通過凋亡相關分子Bcl-2/Bax孽江、noxa或細胞色素c激活讶坯。在我們的研究中casp3b在PS-MPs組的轉錄模式顯示活性增加，提示細胞凋亡的發(fā)生岗屏。本研究的結果研究結果與Karami等和Choi等一致表明MPs引起了Danio rerio的DNA損傷和凋亡Cyprinodon生物學特性辆琅。

胞質酶LDH,丙酮酸轉化為乳酸厭氧產(chǎn)能過程。改變的LDH反應是能量代謝中異生物干預的指征引起細胞死亡/損傷这刷。PS-MPs中LDH水平升高分組表明能量產(chǎn)生受損導致嗜睡游泳活動婉烟。游泳速度下降也有報道暴露于PS微球的斑馬魚和金魚Carassius auratus接觸議員。穿過魚體內(nèi)血腦屏障的形成可能是導致這種行為的原因改變暇屋。也可能導致嗜睡的游泳模式從PS-MPs處理的斑馬魚中AChE活性的抑制似袁。這抑制引起神經(jīng)遞質功能障礙，導致乙醺琅伲化膽堿(ACh)在突觸處積聚昙衅，引起膽堿能的阻塞神經(jīng)傳遞。

許多研究者證實了MPs的凋亡作用魚定鸟。然而绒尊，參與的分子機制在PS-MPs暴露的組織中誘導和執(zhí)行細胞凋亡魚的特征還沒有被很好地確定。目前的研究結果表明PS-MP通過產(chǎn)生過剩的ROS誘導細胞氧化應激減少抗氧化劑的產(chǎn)生仔粥。隨后婴谱，兩者之間的差異ROS的產(chǎn)生和抗氧化防御，導致氧化損傷并改變凋亡相關基因的表達導致提供生理機能躯泰。圖5總結了分子事件三角函數(shù)在斑馬魚中由PS-MPs標記谭羔。我們假設PS-MPs誘導ROS影響氧化防御系統(tǒng)和神經(jīng)傳遞斑馬魚。此外,活性氧誘導刺激了p53凋亡產(chǎn)生DNA損傷和炎癥反應的級聯(lián)激活這從斑馬魚的鰓組織中很明顯麦向。

圖5 PS-MPs誘導斑馬魚細胞凋亡的機制:一般情況下瘟裸，PS-MPs或未結合的苯乙烯(之后形成苯乙烯氧化物)進入細胞并通過cytp450,GSH和GST酶的作用來解毒。這種線粒體解毒導致ROS生成诵竭，進而刺激LPO釋放MDA和HNE话告。這會導致DNA加合物的形成兼搏，從而導致細胞死亡。此外沙郭，產(chǎn)生的ROS可上調p53基因的轉錄打開casp3b激活開關佛呻。活化的casp3b促進gadd45ba的轉錄病线，導致DNA損傷和細胞凋亡吓著。這導致組織損傷導致ptgs2a和tnfa表達增加，LDH酶釋放送挑。另一方面绑莺，產(chǎn)生的ROS下調了細胞的表達細胞保護基因cat、sod1惕耕、gpx1a以及解毒基因gstp1的表達上調纺裁，從而影響抗氧化劑的翻譯声诸。

結論

綜上所述姻政，p53誘導凋亡途徑明顯酶的失調是導致各種生理變化的原因裳涛，PS-MPs處理斑馬魚的反應胁附。此外映之，還有一些基因參與細胞保護和炎癥反應也被發(fā)現(xiàn)失調失調目前的研究為我們提供了深入的見解PS-MPs誘導斑馬魚凋亡的毒性機制及進一步研究PS-MPs干預代謝途徑的研究可能是可行的研究讨盒。

基金：我們感謝DRDO-BU生命科學中心主任Bharathiar大學校園哥印拜陀父款，印度提供實驗室和儀器設備尾膊。

本文章原文：Chemico-Biological Interactions 345 (2021) 109550

詳細網(wǎng)址：https://doi.org/10.1016/j.cbi.2021.109550