万象城细胞生理学教育部重点实验室曹济民/冯艳林团队于2025年11月24日在知名期刊《Research》（中科院一区top期刊，IF=10.7）发表题为“Unveiling the Pulmonary Toxicity of Polystyrene Nanoplastics: A Hierarchical Oxidative Stress Mechanism Driving Acute-Subacute Lung Injury”的研究论文（DOI:org/10.34133/ research.0995），揭示了纳米塑料（俗称微塑料）肺毒性的新机制。万象城研究生唐先奕和路路为论文的共同第一作者，论文的通讯作者为曹济民、张晓（万象城二院），刘熹和冯艳林。

该研究创新性地运用层级氧化应激范式，系统地阐明了空气中广泛存在的纳米聚苯乙烯塑料（PS NPs）通过诱导氧化损伤、炎症反应及线粒体功能障碍，最终驱动急性-亚急性肺损伤的分子机制，为评估纳米塑料的呼吸健康风险提供了全新的毒理学视角。

工业生产和日常生活常导致微塑料向大气排放。空气中纳米尺度的微塑料（<100 nm），因其尺寸小、比表面积大、可随呼吸深入肺部并滞留，以及扩散空间广泛等特点，对广大群体的呼吸系统健康构成了潜在威胁。尽管已有诸多研究关注纳米塑料的肺毒性，但其诱导肺损伤的核心分子机制仍存在争议，学界尚未形成统一结论。研究团队综合运用人支气管上皮细胞（BEAS-2B）、鼠巨噬细胞（RAW264.7）及Balb/c小鼠体内模型，对PS NPs的肺毒性信号通路进行了系统性探索，在机制探索方面取得了突破。

该研究发现，PS NPs进入肺上皮细胞后，首先引发活性氧自由基（ROS）的爆发性增高，启动层级氧化应激的三级响应：在第一层级，细胞内核心抗氧化因子Nrf2及其下游蛋白HO-1被激活，以维持氧化还原平衡，实现自我保护；当ROS过量，应激进入第二层级，促炎信号通路被激活，导致IL-6、IL-8、TNF-α等炎症因子大量释放，引发肺部炎症；当体内的抗氧化防线失守，应激进入第三层级，引发线粒体膜电位崩溃、呼吸链功能中断，最终不可逆地触发了细胞凋亡程序。

通过小鼠时间梯度暴露实验，证实PS NPs可在小鼠肺部诱发明显的炎性细胞浸润及胶原沉积，并随时间推移逐步加重，呈现典型的急性至亚急性肺损伤与纤维化的病理特征。此外，利用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）进行干预，成功逆转了PS NPs引起的ROS升高与细胞死亡，进一步验证了层级氧化应激在该毒性通路中的核心作用。

该研究首次在纳米塑料毒性研究中完整构建了从体外双细胞模型到体内时间梯度暴露的完整证据链，清晰揭示了从分子起始事件到终末病理结局的完整机制。这不仅证实了层级氧化应激范式在新污染物健康风险评估中的普适性，也为建立纳米塑料呼吸健康风险的防控策略提供了重要科学依据。研究同时警示，长期暴露于微塑料的人群应重视定期肺功能监测。

本研究受到国家自然科学基金、山西省自然科学基金、山西省高等教育“百亿工程”科技引导专项及中国科协青年人才托举工程等项目的资助。

（文：冯艳林）

初审初校：曹济民

复审复校：宋慧芳

终审终校：王   卓