MNPs口服暴露后的组织分布与细胞蓄积
确定摄入后MNPs可到达哪些器官及主要蓄积细胞类型。
对小鼠进行单次口服灌胃荧光标记羧化MNPs（50–500 nm，100 mg kg−1），24 h后检测器官蓄积；并进行12周每周口服灌胃慢性暴露，用流式细胞术和免疫荧光检测组织及细胞类型分布。
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尺寸依赖性塑料暴露破坏巨噬细胞功能并影响组织特异性代谢
Size-dependent plastic exposure disrupts macrophage function and tissue-specific metabolism
实验完整度
高含小鼠慢性灌胃模型、原代KC-肝细胞共培养、snRNA-seq、蛋白质组学及KC清除/感染功能验证
主要模型
C57BL/6JRcc年轻雄性小鼠慢性口服灌胃模型 原代Kupffer细胞与肝细胞共培养体系 Clec4fDTR/+小鼠KC清除模型 谱系追踪小鼠模型
重点核对
MNPs每周口服灌胃12周，剂量100 mg kg−1，粒径50 nm（NP）或500 nm（MP） KC吞噬功能通过抗血小板抗体清除实验和E. coli感染清除实验验证 肝脏代谢表型通过PAS、Oil Red O及脂质组学检测 snRNA-seq分析肝脏细胞类型及差异表达基因 KC-肝细胞共培养检测MP-KC诱导肝细胞脂滴形成
摘要
塑料污染是对免疫系统的一种新出现但研究不足的环境风险。摄入后，微塑料和纳米塑料颗粒（MNPs）可从肠道移位至内部器官1–3，巨噬细胞是主要靶标4。Kupffer细胞（KCs）是肝脏驻留巨噬细胞，在免疫监视和代谢中发挥核心作用5，但其对MNPs的响应仍不清楚。在此，我们确定KCs是年轻雄性小鼠肝脏中MNPs的主要储库。持续12周的慢性塑料暴露改变其转录谱，损害吞噬功能，并与肝细胞代谢失调相关。微塑料而非纳米塑料降低KC介导的循环细胞清除。在饮食诱导的肥胖下，微塑料加剧肝脏脂质积累，而纳米塑料改变全身葡萄糖代谢和能量消耗。这些发现表明，慢性MNP暴露以尺寸依赖的方式破坏巨噬细胞功能，并对肝脏和全身代谢产生不同的后续影响。
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
- 慢性摄入微塑料和纳米塑料颗粒如何影响肝脏驻留巨噬细胞Kupffer细胞的功能，并进而影响肝脏及全身代谢。
- 核心机制
- MNPs主要蓄积于KCs；慢性暴露重编程KC转录和分泌程序（包括HIF-1α相关载脂蛋白分泌），MP特异性损害KC吞噬功能并削弱肝脏脂质输出/周转，共同导致尺寸依赖的肝脏脂质蓄积和全身代谢紊乱。
- 主要证据
- 年轻雄性小鼠12周口服灌胃NP或MP后，KCs为主要肝脏蓄积细胞；snRNA-seq显示肝细胞为主要转录响应细胞；MP-KCs与肝细胞共培养诱导脂滴形成；MP暴露损害血小板和E. coli清除；HFD下MP加剧肝脏脂质积累，NP改变葡萄糖耐量和氧消耗。
- 研究意义
- 研究提示慢性MNP暴露以尺寸依赖方式破坏KC功能并扰动肝脏和全身代谢，且停止暴露后代谢表型可改善但塑料仍持久存在于KCs中，提示需关注对肝脏稳态的长期影响。
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。
慢性MNP暴露对肝脏代谢表型的影响
评估慢性MNP暴露是否改变肝脏脂质和糖原储存及全身代谢。
12周NP或MP暴露后检测肝脏PAS、Oil Red O、血清AST/ALT、脂质组学，并进行HFD联合暴露下的葡萄糖耐量、胰岛素耐量和间接测热。
肝脏单核RNA测序解析细胞类型转录响应
确定慢性MNP暴露后肝脏各细胞类型的转录变化及主要响应细胞。
对12周NP或MP暴露小鼠肝脏核进行snRNA-seq，UMAP聚类、差异表达基因分析和过表征分析，并进行转录因子活性推断。
KC-肝细胞共培养验证旁分泌作用
验证MP暴露的KCs是否足以通过旁分泌信号诱导肝细胞脂质积累。
从慢性MP暴露小鼠分离KCs，与原代肝细胞共培养过夜，用LD540染色定量肝细胞脂滴面积。
KC吞噬功能及更新能力验证
评估MNP暴露对KC吞噬循环细胞和细菌的能力及KC更新维持的影响。
通过抗血小板抗体清除实验和E. coli感染清除实验检测KC吞噬功能；利用Clec4fDTR/+模型清除KC后评估moKC恢复，并结合命运图谱追踪KC来源。
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。
验证细胞功能变化
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| MNP灌胃 | 黄绿色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 15700-10 |
| 黄绿色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 17149-10 | |
| 黄绿色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 16662-10 | |
| 黄绿色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 2405-10 | |
| 红色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Megasphere | CAF050NM | |
| 红色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Megasphere | CAF100NM | |
| 红色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Megasphere | CAF200NM | |
| 红色荧光羧化聚苯乙烯颗粒 | Megasphere | CAF500NM | |
| 慢性灌胃 | 未标记负电荷聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 15913-10 |
| 未标记负电荷聚苯乙烯颗粒 | Polysciences | 09836-15 | |
| 金核MNP暴露 | 金核聚苯乙烯包覆羧化微塑料 | CD Bioparticles | CPGN-500 |
| 金核聚苯乙烯包覆羧化纳米塑料 | CD Bioparticles | CPGN-50 | |
| 铕标记微塑料检测 | 时间分辨荧光铕羧化微塑料 | Abvigen | ABPST-1-0500-EuC |
| KC清除模型 | 白喉毒素 | Merck | D0564 |
| 谱系追踪 | 他莫昔芬 | MPBio | 02156738-CF |
| 血糖检测 | AccuChek Instant血糖试纸 | Roche | C216796165-IMP |
| 葡萄糖耐量试验 | 胰岛素 | Novo Nordisk | -- |
| 间接测热 | PhenoMaster代谢笼系统 | TSE Systems | -- |
| 体成分分析 | Bruker MiniSpecLF50核磁体成分分析仪 | Bruker | -- |
| 组织消化 | 胶原酶D | Roche | 11088858001 |
| DNase I | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| 中性蛋白酶 | Gibco | 17105041 | |
| 脂肪组织消化 | II型胶原酶 | Sigma-Aldrich | C6885-1g |
| 免疫荧光 | DAPI | BioLegend | 42281 |
| Fluoromount G封片剂 | ThermoFisher Scientific | 00-4958-02 | |
| 抗胰岛素抗体 | Agilent | IR00261-2 | |
| 抗豚鼠辣根过氧化物酶抗体 | Invitrogen | A18769 | |
| 免疫组化 | ImmPACT NovaRED HRP底物 | Novus Biologicals | SK-4805-NB |
| PAS染色 | Schiff试剂 | Carl Roth | X900.2 |
| Sirius Red染色 | 天狼星红溶液 | ScyTek Laboratories | SRS500 |
| Oil Red O染色 | 油红O染色试剂盒 | Sigma-Aldrich | O0625 |
| ELISA | 胰高血糖素ELISA试剂盒 | Mercadia | 10-1281-01 |
| FGF21 ELISA试剂盒 | R&D Systems | DY3057 | |
| ALT ELISA试剂盒 | Abcam | ab282882 | |
| AST ELISA试剂盒 | Abcam | ab263882 | |
| 脂质定量 | Piccolo Lipid Plus脂质检测盘 | Hitado | AB-114-400-0030 |
| RNA提取 | PureLink RNA微型试剂盒 | Invitrogen | 12183018A |
| 逆转录 | iScript cDNA合成试剂盒 | Bio-Rad | 1708890 |
| RT-qPCR | FastStart Universal SYBR Green预混液 | Roche Life Science | 4913914001 |
| snRNA-seq | Chromium Next GEM芯片G | 10x Genomics | PN-1000127 |
| Chromium单细胞3′基因表达v3.1双索引试剂盒 | 10x Genomics | PN-1000269 | |
| 双索引TT套装A | 10x Genomics | PN-1000215 | |
| 蛋白质组学 | Pierce 660 nm蛋白定量试剂盒 | Thermo | -- |
| EvoTip Pure捕集柱 | Evosep | -- | |
| Aurora Elite色谱柱 | IonOpticks | -- | |
| timsTOF Pro 2质谱仪 | Bruker | -- | |
| 细胞因子检测 | 免疫监测48重小鼠ProcartaPlex panel | Invitrogen | EPX480-20834-492901 |
| 肝细胞分离 | 胶原酶NB46 | Serva Electrophoresis | 17465 |
| 肝素钠 | Ratiopharm | -- | |
| 共培养染色 | AF488标记鬼笔环肽 | Invitrogen | A12379 |
| 流式细胞术 | 抗小鼠CD16/32抗体 | BioLegend | 101302 |
| KC分离 | 生物素化CD11b抗体 | BioLegend | 101204 |
| 链霉亲和素磁珠 | BioLegend | 480016 | |
| 热解-GC-MS | 热解器3030D | Frontier Labs | -- |
| Agilent 7890B气相色谱仪配Agilent 5977质谱检测器 | Agilent | -- | |
| 粒径和电荷检测 | Zetasizer Ultra纳米粒度电位仪 | Malvern Panalytical | -- |
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 |
|---|---|
| 慢性MNP暴露模型 | 小鼠品系、性别、周龄、NP/MP粒径（50 nm/500 nm）、剂量（100 mg kg−1，部分为10或1 mg kg−1）、每周灌胃频率、暴露时长12周 阅读提示：Methods中Plastic administration model小节及Fig. 1a图注 |
| HFD联合暴露模型 | 起始周龄、CD和HFD配方及kJ%脂肪、MNP暴露8周后切换HFD并继续4周、之后单独HFD 6周 阅读提示：Methods中Chronic plastic administration with HFD feeding小节及Fig. 2a图注 |
| KC-肝细胞共培养 | KC来源（Ctrl或MP处理12周小鼠）、肝细胞来源（5周龄普通饮食雌性C57BL/6JRcc小鼠）、KC接种量约3×105、共培养过夜 阅读提示：Methods中KC isolation for ex vivo experiments和KC-hepatocyte co-culture experiments小节及Fig. 3a图注 |
| KC吞噬功能检测 | 抗血小板抗体6A6-IgG2c剂量与给药途径、检测时间点（4、8、24、72 h）、E. coli剂量107 CFU/20 g、检测时间5 min 阅读提示：Methods中Platelet depletion assay和E.coli infection model小节及Fig. 3j–l图注 |
| snRNA-seq分析 | 每样本核数16,000、测序深度约30,000 reads/核、DEG阈值（肝细胞log2FC≥0.75或≤−0.75且q≤0.05；其他细胞log2FC≥0.25或≤−0.25且q≤0.1） 阅读提示：Methods中snRNA-seq preparation and analysis小节及Fig. 1e–g、Fig. 3d–h图注 |
| KC清除与恢复模型 | Clec4fDTR/+小鼠背景、DT剂量50 ng腹腔注射、检测时间点4周和12周、moKC及Pre-moKC流式门控策略 阅读提示：Methods中KC depletion model小节及Fig. 4c–i、Extended Data Fig. 10c–j图注 |