综述：微米和纳米塑料潜在神经毒性的系统评价：已知与未知

《Particle and Fibre Toxicology》：A systematic review of the potential neurotoxicity of micro-and nanoplastics: the known and unknown

这篇综述系统评估了微米和纳米塑料（MNPs）的神经毒性潜力，指出MNPs可通过嗅觉或血脑屏障等途径进入大脑，引发氧化应激、胆碱能功能障碍和神经元凋亡等。文章强调当前研究存在局限性，如超生理浓度暴露、缺乏标准化纳米塑料检测方法等，并呼吁未来研究应采用环境相关暴露场景、多组学技术和不良结局路径框架来推进风险评估。

　　

背景

塑料是现代社会中应用最广泛的材料之一，年产量超过4.3亿公吨。微米塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）统称为MNPs，是尺寸分别小于5毫米和1微米的固体不溶性颗粒。它们既可以是初生塑料（如化妆品中的磨砂颗粒），也可以是次生塑料（由大块塑料降解产生）。联合国环境规划署已将MNPs列为十大环境问题之一，因其在所有栖息地均被检出，甚至存在于空气、土壤和水中。

人类主要通过饮用水、食物链和空气吸入等途径暴露于MNPs，年摄入量估计在7万至120万颗粒之间。更令人担忧的是，MNPs已在人体肺部、胎盘、血液甚至大脑组织中被发现，表明其可能对中枢神经系统（CNS）构成风险。

神经毒性在无脊椎动物中的表现

在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中，暴露于聚苯乙烯（PS）MNPs会导致生长受限、运动受损、多巴胺能神经元损伤和神经递质水平改变。颗粒尺寸、表面电荷（如羧基或氨基修饰）和老化状态（如光老化）显著影响毒性强度。例如，氨基修饰的PS纳米颗粒长期暴露会最严重影响发育、寿命和神经元完整性。MNPs还能作为其他污染物（如6-PPD醌或四溴双酚A）的载体，产生协同神经毒性。

在涡虫、蚯蚓和沙蚕等无脊椎动物中，MNPs暴露会引起DNA损伤、乙酰胆碱酯酶（AChE）活性抑制、氧化应激和代谢紊乱。这些效应通常因MNPs作为污染物载体而加剧。

神经毒性在低等脊椎动物中的表现

两栖动物和鱼类由于其生理特性（如透皮吸收）而对MNPs特别敏感。研究表明，MNPs可在鱼类大脑中积累，引发氧化应激（如丙二醛MDA增加）、AChE活性抑制以及行为改变（如运动异常）。斑马鱼（Danio rerio）作为模型生物的研究进一步证实，小尺寸（如20-100纳米）和正电荷MNPs更容易穿过生物屏障（如血脑屏障），导致更严重的神经炎症、细胞凋亡和行为缺陷。共暴露于MNPs和其他环境毒物（如三苯基锡或抗生素）可产生协同效应，加剧神经毒性。

神经毒性在高等脊椎动物中的表现

小鼠和大鼠模型研究显示，MNPs暴露可引起焦虑样行为、社交缺陷和认知功能受损。神经毒性机制涉及小胶质细胞激活、神经炎症、线粒体功能障碍和血脑屏障完整性破坏。值得注意的是，母体暴露于MNPs可能导致后代出现神经发育异常和长期认知缺陷，且效应存在性别差异，雌性个体往往表现出更严重的氧化应激和行为改变。

鸡模型研究也证实了MNPs在大脑中的积累，并伴随脑出血和微血栓形成等组织病理学变化。

体外模型的神经毒性证据

人类细胞系（如SHSY-5Y神经母细胞瘤细胞和hCMEC/D3脑微血管内皮细胞）和干细胞衍生的神经模型（如脑类器官）被用于研究MNPs的神经毒性。结果表明，MNPs可诱导氧化应激、炎症反应、细胞凋亡以及Aβ和α-突触核蛋白等神经退行性疾病相关蛋白的聚集。动态暴露模型（如微流体装置）比静态模型更能模拟真实暴露条件，显示更强的细胞毒性。

当前领域的缺陷与未来方向

当前研究存在几个重要缺陷。首先，大多数研究使用球形聚苯乙烯颗粒，且暴露浓度往往远高于环境相关水平，限制了其生态和临床外推。其次，缺乏标准化、灵敏的方法来检测生物基质中的纳米塑料。此外，MNPs在环境中形成的生物分子冠（protein corona）对其生物分布和毒性的影响尚未充分研究。

未来研究需要关注环境相关MNPs混合物（包括不同聚合物、形状和老化状态）的毒性，开发改进的检测方法，并利用多组学技术和不良结局路径（AOP）框架来阐明机制。跨学科合作对于制定基于证据的公共卫生政策至关重要。

结论

微米和纳米塑料作为新兴环境污染物，其神经毒性潜力已通过多种生物模型得到证实。它们可能通过直接或间接机制影响神经系统，引发从分子紊乱到行为异常的一系列不良反应。然而，由于暴露评估、机制认识和方法学标准化方面的差距，目前难以对人类健康风险进行准确评估。解决这些挑战需要通过协调一致的方法和跨学科合作，为制定MNPs诱导神经毒性的预测模型和人类健康风险评估提供信息。