《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Co-exposure of cadmium and polystyrene nanoplastics: Induction pyroptosis and autophagy in mice testis
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本研究针对环境中广泛存在的镉(Cd)和聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)复合污染问题，通过体内外实验揭示了其联合暴露通过调控NLRP3/Caspase-1/GSDMD焦亡通路和LC3/Beclin-1自噬通路的交互作用，导致小鼠睾丸损伤的分子机制，为环境污染物生殖毒性风险评估提供了新依据。
在现代工业快速发展的背景下，环境污染物对生殖健康的威胁日益受到关注。其中，镉(Cadmium, Cd)作为一种具有长生物半衰期的重金属污染物，可通过工业排放进入生态环境；而聚苯乙烯纳米塑料(Polystyrene nanoplastics, PSNPs)作为塑料降解产生的微小颗粒，因其巨大比表面积易吸附重金属等污染物，形成复合污染。研究表明，这两种污染物均可通过食物链在生物体内富集，并对男性生殖系统造成损害，但二者联合暴露的毒性效应及其机制尚不明确。
为此，华南农业大学兽医学院的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了最新研究成果，系统探讨了Cd和PSNPs单独及联合暴露对小鼠睾丸组织的毒性作用，并深入解析了焦亡(pyroptosis)和自噬(autophagy)这两种细胞死亡途径在其中的交互作用机制。
研究人员采用多组学技术手段开展研究，主要关键技术包括：建立小鼠长期毒性实验模型（35天灌胃暴露），通过组织病理学评估和透射电镜观察睾丸超微结构变化；利用精子形态学和运动力分析系统评价生殖功能损伤；采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)、Western blot、免疫组化和免疫荧光等技术检测焦亡与自噬相关基因和蛋白表达水平；并通过TM4细胞系实验，使用焦亡抑制剂ac-YVAD-CMK(YVAD)和自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-MA)进行机制验证。
研究结果部分，首先在生理指标层面发现，Cd和PSNPs联合暴露导致小鼠体重、睾丸重量及睾丸系数显著降低，且联合暴露组的毒性效应明显强于单独暴露组。组织病理学结果显示，联合暴露引起更严重的生精细胞脱落和精子缺失等睾丸组织损伤。
在超微结构层面，透射电镜观察发现Cd和PSNPs暴露组出现自噬小体和线粒体嵴丢失等异常结构，提示细胞器损伤。进一步分子机制研究表明，Cd和PSNPs联合暴露显著上调了睾丸组织中自噬相关标志物LC3II/I、Beclin-1和ATG5的表达，同时下调P62蛋白水平，表明自噬通路被过度激活。
在焦亡通路方面，联合暴露显著提高了NLRP3炎症小体、ASC、GSDMD和Caspase-1等关键因子的表达水平，证实焦亡通路被激活。值得注意的是，这种激活效应在联合暴露组最为明显，说明Cd和PSNPs具有协同毒性作用。
为了深入探究自噬与焦亡之间的相互作用关系，研究人员在TM4细胞模型中进行了抑制剂干预实验。结果显示，使用焦亡抑制剂YVAD处理后，不仅焦亡相关指标表达下降，自噬相关标志物的表达也显著降低，表明抑制焦亡能够缓解Cd和PSNPs联合诱导的自噬过度激活。相反，当使用自噬抑制剂3-MA处理时，焦亡相关因子的表达反而进一步增强，说明抑制自噬会加剧Cd和PSNPs联合诱导的焦亡。
讨论部分指出，该研究首次系统揭示了Cd和PSNPs联合暴露通过调控自噬与焦亡的交互作用导致睾丸损伤的分子机制。这种交叉对话机制为理解环境污染物生殖毒性提供了新视角：一方面，焦亡抑制剂可能通过减轻炎症反应间接影响自噬过程；另一方面，自噬功能的抑制可能导致受损细胞器清除障碍，进而激活更强烈的炎症反应和焦亡。这种精细的调控网络为临床防治环境污染物引起的生殖损伤提供了潜在靶点。
该研究的创新之处在于不仅证实了Cd和PSNPs的联合毒性效应，更重要的是揭示了自噬与焦亡这两种细胞死亡方式在睾丸毒性中的复杂相互作用。这一发现不仅丰富了环境污染物生殖毒性机制的理论基础，也为开发针对性的干预策略提供了科学依据。未来研究可进一步探索其他细胞死亡途径（如凋亡）在其中的作用，以及这些通路之间的详细调控网络，为全面评估环境污染物健康风险提供更全面的证据链。
