聚苯乙烯纳米塑料通过TSC2/TFEB介导的自噬体-溶酶体融合障碍触发帕金森病多巴胺能神经元焦亡

为解决环境污染物聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)与帕金森病(PD)发病机制的关联问题，研究人员通过体内外实验揭示了PS-NPs通过结合TSC2蛋白破坏TSC1-TSC2复合体，激活mTOR并抑制TFEB核转位，进而阻碍自噬体-溶酶体融合(ALP)，导致多巴胺能神经元(DAN)焦亡(pyroptosis)的分子机制。该研究为环境纳米塑料的神经毒性提供了直接证据，并为PD防治提供了新靶点。

　　

随着工业化进程加速，环境中微塑料和纳米塑料污染日益严重，这些直径小于1微米的颗粒可通过食物链进入人体，甚至穿透血脑屏障(BBB)在大脑蓄积。流行病学数据显示，帕金森病(PD)发病率自2003年起显著上升，与环境污染物暴露存在时空相关性。PD以黑质多巴胺能神经元(DAN)进行性丢失为特征，但环境纳米塑料是否直接参与PD发病仍不清楚。尤其值得注意的是，聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)已被证明在肝脏、心脏等器官诱发炎症反应，但其对中枢神经系统的毒性机制尚未阐明。

针对这一科学问题，来自广东省人民医院神经内科和华南农业大学的联合研究团队在《Journal of Translational Medicine》发表重要成果。研究首次证实PS-NPs能在1.5小时内快速穿透BBB，通过特异性结合TSC2蛋白破坏TSC1-TSC2复合体，进而激活mTOR通路并抑制转录因子EB(TFEB)的核转位，最终导致自噬体-溶酶体融合(ALP)障碍和DAN焦亡(pyroptosis)。这一发现不仅揭示了环境纳米塑料诱发神经退行性疾病的新机制，也为PD防治提供了全新干预靶点。

研究采用多学科技术手段：通过活体成像和热解气相色谱质谱(Py-GCMS)证实PS-NPs的脑内分布；采用透射电镜(TEM)和伊文思蓝染色评估BBB完整性；建立慢性MPTP小鼠模型结合行为学测试评估神经功能；通过Western blot和免疫荧光检测焦亡标志物(NLRP3/Caspase-1/GSDMD)和ALP相关蛋白(LC3II/I/P62)；利用蛋白质组学筛选关键靶点；采用免疫共沉淀(CO-IP)和考马斯亮蓝染色验证PS-NPs与TSC2的直接结合；最后通过慢病毒过表达TSC2进行功能挽救实验。

PS-NPs穿透血脑屏障
活体成像显示荧光标记的PS-NPs在灌胃1.5小时后即分布于小鼠脑部，Py-GCMS检测证实脑组织中存在聚苯乙烯成分。30天暴露后，TEM显示BBB紧密连接结构破坏，微血管形态异常，伊文思蓝渗出量显著增加，证实PS-NPs可长期破坏BBB完整性。

PS-NPs加剧PD行为异常
在MPTP诱导的慢性PD模型中，100 mg/kg PS-NPs暴露显著加重运动障碍（转棒测试停留时间缩短35%）、认知缺陷（新物体识别指数下降42%）和抑郁样行为（强迫游泳不动时间延长2.1倍）。免疫组化显示PS-NPs组黑质TH⁺
神经元数量较对照组减少58%，且与MPTP联用呈现协同损伤效应。

PS-NPs诱导DAN焦亡
体外实验表明15 mg/L PS-NPs处理24小时可使MN9D细胞活力下降42%。Western blot检测到NLRP3炎症小体表达上调3.2倍，Cleaved Caspase-1增加2.1倍，GSDMD-N片段升高2.8倍，IL-1β分泌量增加3.5倍。焦亡抑制剂MCC950可逆转这种损伤，证实PS-NPs通过经典Caspase-1途径诱发焦亡。

ALP障碍加剧焦亡
自噬抑制剂3-MA处理使NLRP3蛋白积累增加2.3倍，而蛋白酶体抑制剂MG-132无此效应。免疫荧光显示PS-NPs组LC3与NLRP3共定位增加但LAMP1共定位减少，mRFP-GFP-LC3报告系统显示自噬体堆积（黄色斑点增加2.1倍）而自噬溶酶体减少（红色斑点下降45%），提示自噬流阻滞发生在融合阶段。SNARE复合体关键组分VAMP8、STX17和SNAP29蛋白水平均显著下调。

TSC2-mTOR-TFEB轴调控机制
蛋白质组学分析发现MPTP+PS-NPs组黑质中TSC2蛋白含量较MPTP组降低61%。CO-IP证实PS-NPs直接结合TSC2导致TSC1-TSC2复合体解离，进而激活mTOR（磷酸化水平增加2.4倍）并抑制TFEB核转位（核内TFEB减少67%）。RT-PCR显示TSC2 mRNA无变化，提示调控发生在翻译后水平。

TSC2过表达挽救神经损伤
慢病毒介导的TSC2过表达使mTOR活性降低58%，TFEB核转位恢复至对照组85%水平，VAMP8和SNAP29表达分别回升1.8倍和2.1倍。伴随自噬流恢复（自噬溶酶体增加2.3倍），焦亡相关指标显著改善，NLRP3和IL-1β水平分别下降62%和65%。

这项研究首次阐明PS-NPs通过"TSC2结合-mTOR激活-TFEB抑制-ALP障碍-焦亡诱发"的级联反应促进PD发生发展的分子机制。从公共卫生角度，研究为制定纳米塑料环境安全标准提供了科学依据；从临床转化角度，TSC2过表达或TFEB激活剂可能成为PD治疗新策略。值得注意的是，研究中采用的10 mg/kg剂量接近人类实际暴露水平，100 mg/kg虽能更快呈现效应，但长期低剂量暴露的慢性影响仍需进一步研究。未来工作可探索PS-NPs是否协同α-synuclein病理蛋白聚集，以及不同粒径、材质纳米塑料的神经毒性差异。