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塑料以其化学性能稳定、绝缘性好、重量轻和经久耐用等优点在现代生产生活中有着广泛的应用,其中包括农业和畜牧养殖业。然而由于塑料制品的大量生产和不正确的处理,导致塑料污染的现象日趋严重。纳米塑料和微米塑料是指粒径分别小于100 nm和5 mm的细小塑料颗粒,它们通常由工业生产、塑料碎片降解等途径直接或间接产生,并大量存在于大气、河流、土壤等自然环境中。这些小尺寸的塑料颗粒,很容易通过呼吸道或食物链进入动物体内,扩散至全身各器官,对动物健康构成潜在威胁。聚苯乙烯（PS）是最主要的塑料材质之一,且PS颗粒（包括聚苯乙烯纳米颗粒（PS NPs）和聚苯乙烯微米颗粒（PS MPs））已被用作研究塑料生物毒性的常用实验材料。目前,已有大量文献阐明了PS颗粒对成年动物的毒性作用,但其对胎儿的潜在毒性尚未被深入研究。本研究通过在妊娠期间（1～17天）给孕鼠灌服羧基修饰的或无羧基修饰的PS纳米颗粒（NPs-COOH和NPs）以及PS微米颗粒（MPs）,检测这些PS颗粒在孕鼠组织和胎儿中的生物分布,并进一步探究其对胎儿发育的影响及其导致胎儿损伤的潜在机制。1.本研究使用体内多光谱（MS）FX PRO系统对母鼠组织脏器及胎儿中的PS颗粒的荧光信号进行示踪。结果显示PS NPs和NPs-COOH在母鼠的子宫、肝脏、大脑、肾脏、胃肠以及胎鼠中均有分布,而MPs主要在母鼠的胃肠中被检测到。通过组织冰冻切片,本研究在胎儿的脑组织中检测到了NPs和NPsCOOH蓄积的荧光信号,且这两种纳米颗粒在丘脑中的荧光信号最为明显。此外,试验在胎盘蜕膜层和迷宫层中也检测到了NPs、NPs-COOH和MPs,并且这些PS颗粒在胎盘蜕膜层的蓄积量要明显高于迷宫层。2.鉴于NPs和NPs-COOH在胎儿丘脑中的大量分布,本研究对胎儿丘脑进行了转录组测序。与对照组相比,KEGG分析显示NPs+MPs组和NPs-COOH+MPs组诱导的差异表达基因（DEG）均在氧化磷酸化途径中富集,基因表达谱的热图也显示这两个PS纳米和微米颗粒联合处理组的氧化磷酸化关键基因表达显著上调。与NPs+MPs相比,NPs-COOH+MPs引起的DEG还富集在诱导轴突导向障碍、细胞凋亡和坏死性凋亡等途径中。以上结果提示PS颗粒很可能在胎儿丘脑中诱导了氧化应激和细胞凋亡。3.基于转录组学的分析结果,本研究对胎儿丘脑的活性氧（ROS）和细胞凋亡水平进行了评估。通过免疫荧光（IF）、TUNEL染色和抗氧化能力ELISA等检测方法,研究发现暴露于PS纳米颗粒后,胎儿丘脑组织中凋亡神经元数量增加、Ki67阳性细胞数量减少,抗氧化水平也显著降低;并且NPs-COOH与NPs相比可引起更多神经元的凋亡和抗氧化能力下降。基于上述现象,本研究进一步验证了体内外试验的一致性,分别以60μg/m L和240μg/m L的NPs/NPs-COOH处理N2A（鼠神经母细胞瘤细胞）细胞系,模拟孕鼠摄入单一和混合PS颗粒组中胎儿大脑中NPs/NPs-COOH的水平。研究发现NPs和NPs-COOH均呈剂量依赖性地阻滞了N2A细胞的细胞周期,减缓了细胞的增殖速率,并增加了细胞ROS和凋亡水平。4.PS纳米颗粒需要通过孕期母鼠的胎盘屏障才能进入胎儿体内。鉴于NPs+MPs和NPs-COOH+MPs处理组中出现胎盘和胎儿内的荧光颗粒信号增强,并伴有胎儿体重显著下降的现象。因此,本研究推测是由于胎盘损伤而导致PS纳米颗粒在胎鼠体内的蓄积增加。借助H＆E染色、IF、ELISA和透射电镜等技术,试验在孕鼠的胎盘组织中观察到由PS颗粒引起的损伤变化,主要包括胎盘连接层面积减少、迷宫层中凋亡细胞数量增加、抗氧化能力下降和胎儿血管内皮细胞紧密连接破坏。基于上述现象,本研究将胎盘细胞系（JEG-3）用于体外细胞试验,选用60μg/m L的PS颗粒处理JEG-3细胞来评价其细胞毒性。结果显示,各组PS颗粒处理均引起了JEG-3细胞周期受阻、细胞增殖速率减慢、细胞内ROS水平升高、凋亡细胞数量增加以及紧密连接蛋白表达降低,并且在NPs+MPs和NPs-COOH+MPs处理组中上述细胞损伤现象表现得更为严重。5.为了进一步确定胎盘细胞和胎儿丘脑神经元的凋亡是否是由PS颗粒介导过量ROS产生引起的,本研究在将JEG-3和N2A细胞暴露于塑料颗粒之前,使用谷胱甘肽（GSH）对其进行预处理。结果显示GSH预处理可抑制PS颗粒在JEG-3和N2A细胞系中诱导的ROS产生和细胞凋亡,表明ROS上调是塑料颗粒诱导胎盘和神经细胞凋亡的重要环节。本研究表明,PS NPs/NPs-COOH和MPs均可突破消化道黏膜屏障,但只有NPs/NPs-COOH通过胎盘屏障进入胎儿体内,并蓄积在胎儿的丘脑中。PS MPs和NPs/NPs-COOH的共同作用可以促进后者在组织中的生物分布,同时NPsCOOH比未被修饰的NPs表现出更强的毒性和蓄积能力。另外,研究证实NPs/NPs-COOH可以通过ROS诱导的细胞凋亡对胎儿大脑发育产生有害影响。这些发现有助于评估塑料颗粒对人类和动物健康以及畜牧养殖业的危害。