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职业性矽肺是全球严重公共卫生问题且为痴呆风险因素,然其脑影响及与阿尔茨海默病早期生物标志物 β-Amyloid(Aβ)关系不明。本研究用小鼠模型分四期矽肺,以 [1?F] AV45 PET 量化 19 脑区 Aβ 沉积,发现皮层等区 Aβ 随肺纤维化加重而增加,眼区或成无创标志物,揭示肺脑关联。
阿尔茨海默病(AD)作为最常见的痴呆类型,正给全球带来日益沉重的健康与社会负担。2022 年美国 65 岁以上 AD 患者约 650 万,2019 年更有超 12 万例 AD 相关死亡,其作为第六大死因的严峻现状,凸显了早期干预与发病机制研究的紧迫性。与此同时,职业性矽肺这一因长期吸入二氧化硅引发的肺部疾病,虽已知与痴呆风险相关,但其如何影响大脑、是否与 AD 标志性的 β- 淀粉样蛋白(Aβ)沉积存在关联,科学界却一直迷雾重重。Aβ 沉积作为 AD 早期生物标志物,其在矽肺进程中的动态变化若能被揭示,将为职业暴露人群的神经退行性病变风险评估打开新视角。
为破解这一科学谜题,中国研究人员开展了一项聚焦矽肺与脑内 Aβ 沉积关联的研究,相关成果发表在《Environmental Research》。该研究旨在通过动物模型阐明矽肺不同阶段脑内 Aβ 分布规律,探索肺脏与大脑之间的病理联系,为职业性神经退行性病变的早期预警与干预提供理论依据。
研究主要采用了 [1?F] AV45 PET/CT 成像技术,该技术可特异性识别脑内 Aβ 沉积并量化其在 19 个脑区的分布。实验通过气管内滴注二氧化硅构建小鼠矽肺模型,按肺纤维化程度分为四期,结合 CT 影像、病理染色(如 H&E)、Ashcroft 评分及分子检测(qPCR、蛋白检测)评估肺部病变,同步利用 PET 成像追踪脑内 Aβ 变化。
二氧化硅暴露导致小鼠显著肺炎症与纤维化
H&E 染色显示,气管内滴注二氧化硅的小鼠出现明显肺损伤与炎症反应,肺泡结构破坏伴大量炎性细胞浸润。qPCR 检测证实肺内促炎细胞因子 TNF-α、IL-1β、IL-6、MCP-1 表达显著上调,蛋白水平检测亦显示 p-p65、IL-1β、IL-6 等炎症相关蛋白含量升高,表明成功构建矽肺模型且炎症反应贯穿病变进程。
矽肺进展与脑内 Aβ 沉积呈正相关
[1?F] AV45 PET 成像显示,随矽肺严重程度增加,小鼠大脑多个区域的标准化摄取值(SUV)逐渐升高,提示 Aβ 沉积量与肺纤维化程度呈正相关。关键脑区如皮层、嗅球的 Aβ 沉积显著增加,这些区域与认知功能密切相关,其病理改变直接指向潜在的认知衰退风险。值得注意的是,眼部区域亦检测到 Aβ 积累,这一发现为未来通过无创手段(如眼部成像)监测认知损伤提供了新方向。
早期脑影响集中于呼吸相关神经区域
在轻度矽肺阶段,下丘脑、丘脑、脑干等靠近颅底且与呼吸功能相关的脑区已出现 Aβ 沉积趋势。研究推测,这可能与炎症介质通过血液循环优先抵达这些区域,或呼吸相关神经环路早期受累有关,提示矽肺对脑的影响可能早于明显临床症状,强调了早期干预的必要性。
研究结论与意义
本研究首次在动物模型中明确矽肺进展与脑内 Aβ 沉积的直接关联,证实职业性二氧化硅暴露可通过诱发肺炎症与纤维化,引发脑结构与代谢改变,进而推动认知衰退进程。眼部 Aβ 沉积的发现为开发非侵入性认知损伤监测技术奠定了基础,而肺脑轴的病理联系则提示,加强矽肺患者的神经认知监测、早期干预肺部病变,可能成为降低职业人群痴呆风险的关键策略。研究不仅拓展了对职业性疾病全身效应的认知,更为 AD 的环境致病机制研究提供了新证据,呼吁在职业健康领域建立跨学科的脑健康评估体系。