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针对环境微污染人体健康的毒性预警问题,面对中国南方水体微囊藻毒素污染诱导的化学性损伤和局部水源中纳米材料污染带来的物理性损伤,本研究选取典型微囊藻毒素(MCLR)和两种纳米二氧化钛(TiO2NPs)材料(锐钛矿和金红石),采用体外原代与离体肝细胞系实验模型,突破肝细胞敏感炎症信号转导及免疫风险表达技术,解析细胞亚显微结构应激损伤及信号转导失调潜在机制,揭示炎症信号通路MAPK和NF-κB对MCLR与TiO2NPs单一及复合暴露响应的剂量效应规律,提供环境微污染早期肝炎风险敏感预警方法。主要研究结果如下：(1)MAPK和NF-κB炎症信号通路被MCLR磷酸化激活介导其肝炎风险1-1000μg/L MCLR暴露24h后,引起原代小鼠肝细胞(PMHs)活力显著下降p<0.05),其蛋白降解EC50值为11.86±1.01-14.49±3.74μg/L；而在人肝细胞系(HepG2)内未引起显著细胞毒性,表明原代肝细胞PMHs对MCLR响应较HepG2更为敏感。运用免疫印迹和荧光素酶报告系统测定炎症信号通路MAPK和NF-κB激活结果表明亚细胞致死剂量MCLR引起PMHs(<25μg/L)和HepG2(<1000μg/L)细胞内MAPK和NF-κB显著磷酸化激活(p<0.05)。MAPK和NF-κB通路激活介导下游炎性因子IL-6蛋白表达上调,证实MCLR对肝细胞的促炎作用。MAPK和NF-κB对MCLR和炎性因子TNFa复合暴露的激活响应表明MCLR预暴露使肝细胞呈高敏状态促进TNFa诱导的MAPK和NF-κB通路激活及IL-6表达,有效指示炎症敏感人群MCLR二次暴露风险。TEM亚显微结构观察进一步指出PMHs内线粒体对MCLR暴露最为敏感,在大于25μg/L剂量下其双层膜破裂,内部嵴结构和基质流失,表明线粒体结构损伤可能介导MAPK和NF-κB信号转导失调。(2) MAPK和NF-κB通路对TiO2NPs差异性动态响应受其团聚形态调控TiO2NPs在高于160μg/mL剂量下致肝细胞HepG2显著死亡(p<0.05),金红石细胞毒性强于锐钛矿。在亚细胞致死剂量5-160μg/mL TiO2NPs暴露下,HepG2内MAPK通路中的ERK1/2、p38及NF-κB通路中的IκBα磷酸化表达显著上调p<0.05),与暴露剂量呈正相关。两种TiO2NPs诱导MAPK和NF-κB动态激活规律在24h暴露内存在差异,金红石与锐钛矿对p38的磷酸化在暴露1h和12h达到峰值,而金红石诱导ERKl/2的激活峰值出现在9 h,早于锐钛矿的12 h,p-IκBα对两者的动态响应规律则分别呈Bell型和S型分布。MAPK和NF-κB对金红石与锐钛矿的差异性动态响应主要归因于纳米颗粒团聚体的二次粒径效应,团聚粒径小的金红石较锐钛矿具有更大激活潜能,并诱导下游较强的炎性因子TNFα、A20表达和细胞毒性响应,表明MAPK和NF-κB信号即早应答介导不同TiO2NPs肝炎风险差异。进一步AFM细胞生物力学测定结果表明TiO2NPs诱导细胞杨氏模量和粘附力显著增加,细胞弹性减弱,揭示TiO2NPs生物膜界面胞吞作用触发细胞骨架重构可能是其对信号通路间接激活的潜在机制。(3) MAPK和NF-κB通路对MCLR与TiO2NPs复合暴露呈协同与拮抗响应在10-1000μg/L MCLR和10-40 μg/mL TiO2NPs复合暴露下,HepG2细胞内MAPK通路中的ERK1/2、p38磷酸化水平较单一暴露显著增强(p<0.05),而NF-κB通路中IκBα磷酸化水平较单一暴露有所降低。MAPK和NF-κB动态响应规律亦表明MCLR和TiO2NPs复合暴露促进ERK1/2、p38最大磷酸化进程,其中ERK1/2激活峰值从12h提早至8h,p38从4h提早至1h；而对于NF-κB通路,MCLR减弱TiO2NPs诱导的IκBα磷酸化程度,但未改变其动态变化规律。炎症信号通路激活响应面分析及药物交互作用指数表明MCLR与TiO2NPs复合暴露对MAPK激活呈协同或相加作用,而对NF-κB激活呈拮抗作用。MCLR与TiO2NPs复合体系动态光散射分析表明两者交互作用显著降低TiO2NPs表面Zeta电位和锐钛矿团聚粒径,可改变所吸附MCLR的细胞转运从而介导胞内炎症信号通路复合应激响应。