综述:微纳塑料跨越血脑屏障的机制及神经毒性:现有证据与未来展望

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:NeuroToxicology 3.4

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  (编辑推荐语)本综述系统探讨了微纳塑料(MNPs)跨越血脑屏障(BBB)的潜在机制(如紧密连接破坏、内吞途径)及其引发的神经毒性,重点解析氧化应激、炎症反应、线粒体功能障碍和铁代谢紊乱等核心通路,并揭示MNPs作为污染物载体与其他环境毒物的协同神经损伤效应,为MNPs中枢神经系统(CNS)风险评估提供理论框架。

  

小标题:微纳塑料跨越血脑屏障的潜在机制
微纳塑料(MNPs)作为新兴全球污染物,其直径小于5 mm(微塑料,MPs)或100 nm(纳米塑料,NPs),可通过口服、吸入和皮肤接触进入人体。研究表明,MNPs能快速穿透血脑屏障(BBB),0.293 μm聚苯乙烯(PS)-MNPs在灌胃后2小时内即可突破BBB防御。其跨越机制包括:破坏紧密连接(TJs)和黏附连接(AJs)导致旁细胞途径渗透,或通过网格蛋白介导的内吞、小窝蛋白依赖转运等跨细胞途径入侵。MNPs表面特性(如电荷、疏水性)和生物分子冠(bio-corona)的形成显著影响其穿透效率。

小标题:MNPs神经毒性的分子级联
进入脑实质的MNPs通过多重通路诱发神经损伤:

  1. 氧化应激:MNPs诱导活性氧(ROS)爆发,导致脂质过氧化和DNA损伤,激活Nrf2/ARE抗氧化通路失衡;
  2. 炎症风暴:小胶质细胞TLR4/NF-κB通路激活促发IL-6、TNF-α释放,加剧神经炎症;
  3. 线粒体崩塌:MNPs降低线粒体膜电位(ΔΨm
    ),抑制ATP合成,触发神经元凋亡;
  4. 铁代谢紊乱:MNPs螯合脑内铁离子,扰乱铁调蛋白(FPN1)表达,导致铁死亡(ferroptosis)。

小标题:复合污染的协同神经损伤
MNPs作为污染物载体,可吸附重金属(如Pb2+
)和持久性有机污染物(POPs),通过“特洛伊木马”效应增强其脑内递送。例如,PS-NPs与镉(Cd)共暴露时,BBB通透性较单一暴露增加3倍,且协同激活小胶质细胞M1型极化,加剧多巴胺能神经元损伤。

小标题:未来研究挑战
当前研究空白包括:MNPs长期蓄积对神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的潜在影响、表观遗传调控机制,以及标准化MNP毒理学模型(如类器官与人类血脑屏障芯片)的开发。突破这些瓶颈将推动MNPs神经毒性风险评估体系的完善。

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