聚苯乙烯微塑料诱导小鼠甲状腺功能障碍:基因表达、氧化应激和组织病理学变化的研究

Polystyrene Microplastics-Induced Thyroid Dysfunction in Mice: A Study of Gene Expression, Oxidative Stress, and Histopathological Changes.

作者信息Md Sadequl Islam, Md Kamruzzaman, Umme Kulsum Rima
PMID40367361
发布时间2025-05
DOI10.1002/vms3.70393

实验完整度

包含体内动物模型(小鼠)、生化检测(激素、酶、氧化应激)、组织病理学分析和RT-qPCR基因表达验证等多个独立证据层级。

主要模型

雄性瑞士白化小鼠(6周龄,体重25-30g) 小鼠甲状腺组织

重点核对

PS-MPs粒径4.8-5 µm,来源Cospheric LLC,经探头超声处理30分钟 给药剂量:0.1 mg/0.5 mL和0.2 mg/1 mL,口服灌胃,每日一次,连续28天 每组动物数:20只小鼠,每组10只用于组织病理学和生化分析 RT-qPCR内参基因:HPRT1

摘要

背景:聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)是普遍存在的污染物,通过受污染的食物、水和空气影响包括牲畜和野生动物在内的各种生态系统中的动物。微塑料可能干扰内分泌功能,特别是影响对代谢和发育至关重要的甲状腺。目的:本研究调查PS-MPs对小鼠甲状腺功能的影响,通过检查基因表达和生化标志物的变化,为兽医护理提供相关见解。方法:将直径为5 µm的PS-MPs经探头超声处理后制备于蒸馏水中。将六十只雄性瑞士白化小鼠分为三组:对照组和两个处理组,分别通过口服灌胃接受0.1 mg和0.2 mg PS-MPs,持续28天。对小鼠进行麻醉,收集甲状腺组织进行组织病理学、生化和基因表达分析。生化测试包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、活性氧和激素水平。检查组织病理学和甲状腺相关基因(TSHR和TPO)的基因表达,以评估PS-MPs诱导的影响。结果:小鼠暴露于PS-MPs导致钙、甲状腺素、游离T3、游离T4、ALP、AST、ALT和淀粉酶水平显著升高,同时氧化应激标志物升高。相反,TSH、降钙素、镁和磷酸盐水平降低。组织病理学分析显示甲状腺滤泡发育异常,滤泡旁细胞减少,胶质丢失,出血和坏死。基因表达分析显示PS-MPs处理组中TSHR和TPO水平显著降低,表明甲状腺功能障碍。这些发现强调了PS-MPs对小鼠甲状腺功能的深远影响。结论:这些发现强调了PS-MPs对甲状腺健康构成的潜在风险,并可能对其他兽医物种产生影响。随着环境污染的加剧,兽医可能会遇到更多与PS-MPs相关的内分泌疾病,强调需要进一步研究和预防措施。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PS-MPs暴露对小鼠甲状腺功能的影响,包括基因表达、生化标志物和组织病理学变化。
核心机制
PS-MPs暴露导致氧化应激和TSHR、TPO基因表达下调,干扰甲状腺激素合成与信号通路,并影响HPT轴,导致甲状腺功能障碍。
主要证据
小鼠暴露于PS-MPs后,血清甲状腺激素(T4、游离T3、游离T4)升高,TSH降低,TSHR和TPO表达下调,组织病理学显示滤泡异常、出血、坏死及滤泡旁细胞减少。
研究意义
研究结果提示PS-MPs对甲状腺健康的潜在风险,对兽医物种具有潜在影响,需要进一步研究和预防措施。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与PS-MPs暴露

建立PS-MPs暴露小鼠模型,评估其对甲状腺功能的影响。

雄性瑞士白化小鼠随机分为对照组和两个处理组(0.1 mg和0.2 mg PS-MPs),通过口服灌胃给药28天。

2

样本采集与组织处理

收集血液和甲状腺组织,用于后续生化、组织病理学和基因表达分析。

在28天研究结束时,禁食6小时后采血,麻醉后处死小鼠,提取甲状腺组织,部分固定于改良Davidson's液,部分保存于RNA保护试剂中。

3

生化指标检测

评估PS-MPs暴露对甲状腺激素、酶活性、氧化应激标志物和电解质水平的影响。

测定血清中T4、TSH、游离T3、游离T4、降钙素、ALP、AST、ALT、淀粉酶、MDA、钙、镁、磷酸盐水平,以及甲状腺组织匀浆中CAT、SOD、POD活性和ROS水平。

4

组织病理学分析

观察PS-MPs暴露对甲状腺组织结构的影响。

甲状腺组织经脱水、包埋、切片、H&E染色,在显微镜下观察,并使用ImageJ软件计数滤泡旁细胞,测量滤泡长度和宽度。

5

基因表达分析

评估PS-MPs暴露对甲状腺相关基因TSHR和TPO表达的影响。

提取甲状腺组织RNA,逆转录合成cDNA,使用RT-qPCR检测TSHR和TPO表达,以HPRT1为内参,采用2-ΔΔCt方法计算相对表达量。

6

统计分析

比较各组间差异,评估PS-MPs暴露的统计学意义。

使用SPSS进行Shapiro-Wilk正态性检验,通过单因素方差分析和Tukey's HSD事后检验比较组间差异。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
聚苯乙烯微塑料Cospheric LLC--
超声波清洗器--TUC-32
改良Davidson's液Biotech Concern--
紫外可见分光光度计ShimadzuUV-1800
甲状腺素ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Inc.--
TSH-ELISA试剂盒MyBioSource Inc.--
游离T3-ELISA试剂盒MyBioSource Inc.--
游离T4-ELISA试剂盒MyBioSource Inc.--
小鼠降钙素ELISA试剂盒Antibodies.com Limited--
西门子Advia 1800系统Siemens--
徕卡RM2125 RTS切片机LEICARM2125 RTS
Amscope (MA500)相机AmscopeMA500
Richter Ptica U-2T显微镜RichterU-2T
Monarch总RNA小提试剂盒New England Biolabs Inc.T2010S
ProtoScript II第一链cDNA合成试剂盒New England Biolabs Inc.E6560S
NANODROP ONEThermo Scientific--
Luna通用qPCR预混液New England Biolabs Inc.M3003S
qTOWER3G实时荧光定量PCR系统Analytik Jena--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
微塑料制备
PS-MPs粒径、来源、超声处理时间、分散介质和浓度
阅读提示:Methods 2.1 Microplastics
动物分组与给药
动物品系、性别、年龄、体重、分组、剂量、给药方式、频率和持续时间
阅读提示:Methods 2.2 Experimental Animals 和 2.3 Doses and Administration
样本采集
采血体积、针头规格、麻醉剂剂量、组织固定方法、RNA保存条件
阅读提示:Methods 2.4 Specimen Collection
生化检测
试剂盒品牌、检测方法、仪器型号、测量波长、反应条件
阅读提示:Methods 2.5 Biochemical Test
组织病理学
固定、脱水、包埋、切片厚度、染色方法、显微镜倍率、图像分析软件和参数
阅读提示:Methods 2.6 Histopathology
基因表达分析
RNA提取试剂盒、cDNA合成试剂盒、qPCR试剂和仪器、引物序列、PCR程序、内参基因
阅读提示:Methods 2.7 Evaluation of Gene Expression Due to MP Exposure