综述:从神经发育到神经退行性变的暴露组:一篇叙述性综述

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Neuroscience & Biobehavioral Reviews 7.6

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  这篇综述系统阐述了暴露组(exposome)概念在神经发育(neurodevelopment)至神经退行性变(neurodegeneration)全生命周期中的作用,整合了环境因素(如PM2.5 、VOCs)、生活方式(饮食、运动)与内源性生物标志物(表观遗传、微生物组)的交互影响,揭示了其对中枢神经系统(CNS)健康的多层次调控机制,为阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等疾病的预防策略提供了跨学科研究框架。

  

暴露组与神经系统的生命周期对话

1. 暴露组的三重维度
暴露组涵盖从胚胎期到衰老的全生命周期环境暴露,分为三大领域:

  • 广义外部暴露:气候变迁、社会经济压力等宏观因素。例如,孕期母体压力可通过下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)改变胎儿前额叶皮层突触可塑性。
  • 特定外部暴露:空气污染物PM2.5
    可经嗅觉神经直抵脑部,诱发神经炎症;植物挥发性有机物(VOCs)如α-蒎烯则通过调节GABA受体改善认知。
  • 内部暴露:表观遗传修饰(如DNA甲基化)和肠道菌群紊乱构成"第二基因组",介导环境与基因的交互。

2. 发育关键期的环境烙印
孕期双酚A(BPA)暴露可导致子代自闭症谱系障碍(ASD)风险上升2.3倍,其机制涉及SNCA基因过度表达与α-突触核蛋白聚集。儿童期交通噪音超过50分贝会损害白质完整性,而绿地暴露使海马体积增加6.2%,印证了环境对神经可塑性的双向调控。

3. 成年期的累积效应
慢性压力通过糖皮质激素受体引发海马萎缩,而耐力运动通过脑源性神经营养因子(BDNF)促进神经发生。高脂饮食诱导的小胶质细胞M1极化可加速β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积,地中海饮食则通过酮体抑制tau蛋白过度磷酸化。

4. 衰老的神经保护防线
在AD模型中,热量限制(CR)使SIRT1去乙酰化酶活性提升40%,而森林浴(shinrin-yoku)通过降低皮质醇水平27%延缓认知衰退。值得注意的是,纳米塑料(MNPs)会促进α-突触核蛋白原纤维形成,揭示环境毒素在帕金森病中的分子开关作用。

5. 研究前沿与挑战
当前暴露组研究面临三大瓶颈:

  • 多组学数据整合需开发新型算法
  • 神经退行性变的暴露窗口期尚不明确
  • 城市暴露组(urban exposome)对血脑屏障的影响机制待解析
    未来可通过类器官模型和单细胞表观组学,破解环境-基因互作的时空密码。

结语
从子宫内到养老院,暴露组如同无形的雕刻师,用环境刻刀塑造着神经系统的命运图谱。唯有跨学科协作,才能解码这把双刃剑的生物学密码。

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