随着纳米技术的快速发展,纳米材料因其独特的性质,被广泛应用于诸如工业、日用品、医药等各个领域。据预测,到2020年底纳米颗粒材料的年产量将会超过500,000吨。随着纳米颗粒材料的大量生产与应用,纳米颗粒将不可避免的在生产、使用、废弃等环节逃逸至自然环境,并最终汇聚于海洋,对海洋生态系统构成了潜在威胁。因此纳米颗粒污染对海洋生物的生态毒理效应越来越受到学界的广泛关注。滤食性海洋双壳贝类大都缺乏运动能力,且栖息于纳米颗粒易于富集的水-泥交界地带,因此更容易受到高浓度纳米颗粒污染的影响。虽然模式生物中研究表明免疫系统是纳米颗粒污染的主要靶点之一,但到目前为止纳米颗粒污染的免疫毒性仅在少数几个海洋双壳贝类中有所研究,且其毒性作用机理尚不明晰。针对此问题,本研究以目前广泛使用的纳米颗粒纳米二氧化钛和典型海洋双壳贝类泥蚶为研究对象,分析了纳米二氧化钛对泥蚶血细胞吞噬作用的影响,并从血细胞生理特征与神经-免疫调控角度初步探究了其免疫毒性作用机理。研究结果表明,纳米二氧化钛暴露处理显著抑制了泥蚶血细胞的吞噬活性,同时导致泥蚶血细胞的细胞活性、胞内ROS含量、钙离子浓度以及细胞凋亡、钙信号通路相关基因表达发生显著变化。鉴于钙信号通路在上述各生理指标响应之间的关键节点作用,本研究通过添加外源钙离子,验证了钙离子在纳米二氧化钛导致免疫毒性中的作用。结果表明,添加外源钙离子不仅提高了泥蚶血细胞中的钙离子浓度,还显著缓解了纳米二氧化钛对泥蚶血细胞的毒性效应。考虑到神经递质在免疫调控与钙离子内稳态中的重要生理功能,本研究进一步分析了纳米二氧化钛暴露对泥蚶神经-免疫调控的影响。研究发现,纳米二氧化钛暴露影响了泥蚶体内三种神经递质的含量,降低了乙酰胆碱酯酶的活性,干扰了神经递质水解酶和受体的表达。综上所述,纳米二氧化钛具有明显的免疫毒性,且其很可能是通过扰乱泥蚶的神经-免疫调控,打破胞内钙离子稳态平衡,干扰钙信号通路,进而导致泥蚶血细胞生理状态和有效数量的减少,最终造成吞噬活性的降低。