聚苯乙烯纳米塑料通过雌激素受体干扰斑马鱼早期神经发育：神经递质紊乱与运动行为异常的机制研究

本研究揭示了聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）作为新型内分泌干扰物，通过雌激素受体（ER）通路干扰斑马鱼早期神经发育的分子机制。研究人员通过结合PSNPs暴露与ER拮抗剂ICI 182,720干预，证实PSNPs可显著降低TH阳性神经元面积、诱导脑细胞凋亡、损害运动能力并引发焦虑样行为，而ER信号阻断可逆转上述效应。该研究为纳米塑料的神经毒性机制提供了关键证据，对评估其环境健康风险具有重要意义。

　　

研究背景与意义
近年来，纳米塑料污染已成为全球性环境健康挑战。这些直径小于100纳米的颗粒不仅能穿透生物屏障，更被怀疑具有类似传统内分泌干扰物（EDCs）的特性。尤其令人担忧的是，纳米塑料可能干扰脊椎动物神经发育的关键调控通路——雌激素受体（ER）信号系统。斑马鱼因其胚胎透明和神经发育保守性，成为研究此类问题的理想模型。然而，纳米塑料是否通过ER通路直接干扰神经递质稳态和运动行为，此前缺乏直接证据。

来自台湾斑马鱼核心设施的研究团队在《Aquatic Toxicology》发表的研究，首次系统阐明了聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）通过ERα/ERβ介导的分子机制，导致斑马鱼幼体多巴胺能神经元损伤、脑细胞凋亡和运动功能障碍的全过程。这项研究不仅填补了纳米塑料神经毒性机制的知识空白，更为制定相关环境安全标准提供了科学依据。

关键技术方法
研究采用0.01-10 μg/mL梯度浓度PSNPs暴露斑马鱼胚胎（2-120 hpf），联合ER拮抗剂ICI 182,720（10 μM）共处理。通过激光共聚焦显微镜定量TH阳性神经元面积，TUNEL染色检测脑细胞凋亡，行为分析系统记录幼体运动轨迹。qPCR检测多巴胺合成相关基因（th1/th2/dat/ddc）、凋亡标志物（tp53/casp3/casp9/bax/bcl2a）表达，Ellman法测定乙酰胆碱酯酶（AChE）活性。

研究结果

PSNPs诱导神经发育缺陷
暴露组TH阳性神经元面积减少37.5%（1 μg/mL组），脑部凋亡细胞增加2.1倍。共聚焦三维重建显示中脑多巴胺能神经元集群显著萎缩，与运动行为损伤呈剂量相关性。

ER介导的分子机制
ICI共处理可完全逆转PSNPs引起的th1/th2基因表达下调（恢复率达89%），并抑制casp3/casp9过度激活。值得注意的是，凋亡调控基因bax/bcl2a比值在10 μg/mL组升高4.3倍，而ICI使其恢复正常水平。

神经递质系统紊乱
PSNPs使乙酰胆碱酯酶（AChE）活性降低52%，伴随幼体平均游动速度下降61%。ER阻断后，AChE活性恢复至对照组96%，证实PSNPs通过ER干扰胆碱能信号传导。

行为表型关联分析
高浓度暴露组幼体呈现典型焦虑样行为：在新型环境探索实验中，中心区域停留时间减少78%，惊跳反应频率增加3.2倍。这些异常均被ICI显著改善。

结论与展望
该研究证实PSNPs通过ER依赖性途径破坏多巴胺合成、诱发选择性神经元凋亡，并最终导致运动功能障碍。特别重要的是，ER拮抗剂的拯救实验确立了因果关系，提示纳米塑料可能模拟内源性雌激素的分子作用模式。这些发现为理解纳米塑料的发育神经毒性提供了新范式，对评估其对水生生态系统和人类健康的潜在风险具有警示意义。未来研究需进一步解析PSNPs与ER亚型（ERα/ERβ）的特异性相互作用，以及其在哺乳动物模型中的跨物种保守性。