十溴二苯乙烷(Decabromodiphenylethane,DBDPE)作为目前广泛应用的新型溴代阻燃剂,已在多种环境介质甚至人体中被检测到。微塑料是直径小于5 mm的塑料碎屑,广泛存在于水体、土壤和大气中,易被生物摄入,并能通过食物链富集,对生物体产生不良影响。目前聚苯乙烯(Polystyrene,PS)和DBDPE被大量生产及使用,两者的释放量也日益增多,且难以降解,这导致它们在环境中共存性增加。因此在体外探究两者单一及联合作用的毒理机制具有重要意义。目的:研究DBDPE和PS微球(5μm)单一及联合对人类两种细胞系(A549细胞和Caco-2细胞)的不良反应和相关分子机制,有助于补充DBDPE和PS微球的毒理学数据,并为评估其对人类健康的潜在风险提供理论依据。方法:在DBDPE单一暴露实验中,通过MTT法检测细胞活力,设置三个浓度暴露组(细胞活力≥80%)。两种细胞经这三个浓度的DBDPE暴露24 h后,观察细胞形态,并测定氧化应激指标、细胞凋亡情况、凋亡相关基因以及蛋白的表达水平。在PS微球单一暴露实验中,测定经不同浓度PS微球暴露24 h后,A549细胞和Caco-2细胞的活力、氧化应激指标及转录组的变化,并对转录组测序得到的差异基因进行验证,以及相关蛋白表达水平进行分析。在联合暴露实验中,根据DBDPE和PS单一暴露的三个实验浓度,两两组合,进行联合暴露,24h后观察细胞形态,检测细胞活力和凋亡及增值相关基因的表达水平。两种细胞分别经DBDPE和PS单一及联合暴露后,结果如下:(1)经DBDPE单一暴露24 h后,A549细胞和Caco-2细胞间隙变大,与周围的细胞脱离,核膜破碎;细胞活力随着暴露浓度的升高而下降。胞内MDA和ROS含量上升,SOD活力和GSH含量下降。这种改变打破了细胞内的氧化/还原平衡。而细胞凋亡相关基因表达结果显示,经100μg/L DBDPE暴露后,A549细胞通过上调Fas和Caspase-8的表达,激活死亡受体途径;Caco-2细胞则通过上调p53、Bax/Bcl-2和Caspase-9,激活了线粒体途径。最终两种细胞通过活化Caspase-3,诱导细胞凋亡。(2)经PS微球单一暴露24 h后,A549细胞和Caco-2细胞的形态和活力均未发生明显的变化。尽管高浓度PS微球(50 mg/L)会降低Caco-2细胞CAT的活力,但对两种细胞内的其他氧化应激指标并未产生影响,表明PS微球对细胞氧化损伤影响较小。与对照相比,PS微球显著下调了A549和Caco-2细胞增殖相关基因(Ras、ERK、MEK、CDK4和Cyclin D1)的表达,以及ERK1/2蛋白的磷酸化水平,激活Ras-MAPK通路,从而抑制细胞增殖。此外,对于Caco-2细胞,PS微球暴露后细胞内炎症相关基因TRPV1、iNOS、IL-β和IL-8的表达显著(P值<0.05)上升,表明PS微球可诱导Caco-2细胞产生炎症。(3)DBDPE和PS微球联合暴露显著降低了A549细胞和Caco-2细胞的活力,上调了凋亡相关基因Caspase-3的表达,但这种变化与DBDPE单一暴露相比,并不显著。表明联合暴露导致细胞活力降低以及细胞凋亡可能是由DBDPE单独作用引起的。联合暴露24 h后,两种细胞内的增殖相关基因(CDK4和Cyclin D1)表达与对照相比显著(P值<0.05)下降,表明细胞增殖受抑制。在所有联合暴露组中,增殖相关基因(CDK4和Cyclin D1)的表达与对照相比显著(P值<0.05)下降,且相对对照下降的量均大于或等于两种单一暴露组下降量的总和(除A549细胞的0.05 mg/L DBDPE+50 mg/L PS和0.1 mg/L DBDPE+12.5mg/L PS联合暴露组外)。表明DBDPE和PS微球可能通过相加或协同作用导致两种细胞增殖的抑制效果增强。综上所述,DBDPE单一暴露可导致细胞发生氧化损伤,并通过激活死亡受体途径和线粒体途径分别诱导A549细胞和Caco-2细胞的凋亡;PS微球暴露抑制了细胞的增殖,并引发细胞炎症;结合单一暴露的结果,联合暴露同样会诱导细胞凋亡,但这可能与DBDPE的作用有关。与单一暴露相比,联合暴露对细胞增殖抑制更明显。因此,在进行污染物的毒性评估时,不能只关注单一污染物的毒性作用,还应考察污染物联合的毒理机制,为环境风险评估提供更有效的指导。