Co-exposure to polystyrene nanoplastics and glyphosate exacerbates NETs-mediated pyroptosis by activating the NLRP3 inflammasome in mouse liver.
Ecotoxicol Environ Saf · 2025 · 302:118529 · PMID 40554107 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 발암성 > 산화스트레스·기전 · 포유동물 · 식이
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나노플라스틱(NPs)은 대규모 플라스틱 생산으로 인해 매우 흔하며, 글리포세이트(Gly)는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 제초제로서 만연한 환경 오염물질이다. 증가하는 우려는 NPs가 Gly와 같은 다양한 오염물질의 운반체 역할을 할 수 있다는 점을 지적하지만, 포유류에서의 이들의 복합적인 독성 효과와 근본적인 기전은 여전히 불충분하게 이해되고 있다. 본 연구에서는 폴리스티렌 나노플라스틱(PSNPs) 및/또는 Gly에 노출되었을 때의 간독성과 잠재적 기전을 생체 내 및 시험관 내에서 조사하였다. 마우스를 대상으로 5주 동안 PSNPs (25 mg/kg/일) 및/또는 Gly (50 mg/kg/일)를 경구 투여하였다. 결과적으로, PSNPs 또는 Gly에 노출되는 것은 마우스에게 간 손상을 유발하였으며, 공동 노출은 호중구 침윤 증가 및 초미세 구조적 손상, 산화 스트레스(LPO, H2O2, T-AOC 및 CAT) 상승, 호중구 케모카인(CCL2, CXCL12) 및 호중구 세포외 덫(NETs) 형성 표지자(MPO) 증가, 그리고 pyroptosis 관련 인자(TLR4, NF-$\kappa$B, NLRP3, ASC, Caspase-1, GSDMD, IL-1$\beta$, IL-18)의 상향 조절로 인해 간독성이 악화되었음을 보여주었다. 추가적으로, 말초혈액 호중구(PBNs)와 AML12 세포의 공동 배양 시스템을 확립하였으며, 이는 공동 노출이 ROS 생성, NETs 형성(SYTOX Green 염색), 그리고 pyroptosis를 증폭시킴을 보여주었다. 특히, NLRP3 인플라마좀 억제는 NETs 생성을 유의하게 감소시켰고, NETs 분해는 pyroptosis를 현저히 감소시켜, PSNPs 및 Gly에 의해 유도되는 염증을 매개하는 NETs와 NLRP3 인플라마좀 간의 피드백 기전을 입증하였다. 이러한 결과들은 공동 노출이 NLRP3 인플라마좀 활성화를 통해 NETs 매개 pyroptosis를 악화시킨다는 점을 강조한다. 본 연구는 PSNPs와 Gly의 복합 독성에 대한 메커니즘적 통찰 및 건강 영향을 이해하는 데 새로운 참고 자료를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Nanoplastics (NPs), highly prevalent due to large-scale plastic production, and glyphosate (Gly), the most utilized herbicides worldwide, are ubiquitous environmental contaminants. Growing concerns highlight that NPs can act as vectors for various pollutants like Gly, but their combined toxic effects in mammals and the underlying mechanisms remain poorly understood. In this study, the hepatotoxicity and potential mechanisms under the exposure of polystyrene nanoplastics (PSNPs) and/or Gly in vivo and in vitro were investigated. Mice were treated with PSNPs (25 mg/kg/day) and/or Gly (50 mg/kg/day) by oral gavage for 5 weeks. Results showed that exposure to PSNPs or Gly caused liver injury in mice, with co-exposure resulting exacerbated hepatotoxicity, evidenced by increased neutrophil infiltration and ultrastructural damages, elevated oxidative stress (LPO, H2O2, T-AOC and CAT), increased neutrophil chemokines (CCL2, CXCL12) and marker of neutrophil extracellular traps (NETs) formation (MPO), and upregulated pyroptosis-related factors (TLR4, NF-κB, NLRP3, ASC, Caspase-1, GSDMD, IL-1β, IL-18). In addition, a co-culture system of peripheral blood neutrophils (PBNs) and AML12 cells was established, revealing that co-exposure amplified ROS production, NETs formation (SYTOX Green staining) and pyroptosis. Notably, inhibition of the NLRP3 inflammasome significantly reduced NETs production, and degradation of NETs substantially decreased pyroptosis, demonstrating feedback between NETs and the NLRP3 inflammasome that drives inflammation induced by PSNPs and Gly. These results highlight that co-exposure exacerbated NETs-mediated pyroptosis through NLRP3 inflammasome activation. Our study equips new reference for understanding the mechanistic insights and health implications of the combined toxicity of PSNPs and Gly.| 저자 | Zeng, H.; Qi, J.; Chen, Q.; Zhang, R.; Guo, C.; Zhao, J.; Liang, H.; Sun, J.; Wang, W.; Song, H. |
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| 저널 | Ecotoxicology and environmental safety |
| 권·호·쪽 | 302, 118529 |
| PMID | 40554107 |
| DOI | 10.1016/j.ecoenv.2025.118529 |
| MeSH | Animals; Glycine; Glyphosate; NLR Family, Pyrin Domain-Containing 3 Protein; Pyroptosis; Mice; Polystyrenes; Inflammasomes; Liver; Extracellular Traps; Herbicides; Male; Microplastics; Mice, Inbred C57BL; Oxidative Stress |