炭黑与聚乙烯微纳塑料颗粒对体外血脑屏障模型的调节效应研究

本研究深入探讨了环境污染物炭黑颗粒（CBP）与低密度聚乙烯（LDPE）微纳塑料对血脑屏障（BBB）模型hCMEC/D3细胞的差异化影响。通过跨内皮电阻（TEER）、吞噬活性及炎症因子检测，揭示CBP可增强屏障紧密性并抑制IL-1β表达，而LDPE则表现生物惰性。该研究为大气颗粒物神经毒性机制提供了新视角，凸显其在新方法毒理学（NAMs）中的前沿价值。

　　

Highlight

血脑屏障（BBB）作为调控血液与脑实质间物质交换的关键界面，其功能障碍与多种神经系统疾病密切相关。本研究聚焦两种常见环境污染物——炭黑颗粒（CBP）与低密度聚乙烯（LDPE）微塑料，利用人脑微血管内皮细胞（hCMEC/D3）这一权威体外BBB模型，揭示了它们对脑血管内皮的差异化调控机制。

Discussion

研究表明，CBP与LDPE颗粒均可被hCMEC/D3细胞内化，但引发截然不同的生物学响应。聚集程度更高、表面电荷偏负性较弱的CBP I表现出更强的细胞内化效率，而粒径更小、电荷更负的CBP II则显著破坏BBB通透性。值得注意的是，CBP暴露会上调抗氧化转录因子NRF2并抑制炎症标志物表达；相反，LDPE颗粒下调NRF2且未引发显著炎症反应。这些差异响应提示颗粒的物理化学特性（如尺寸、电荷及聚合物类型）是决定其与内皮细胞互作及毒效的关键因素。

Conclusion

本研究证实，炭黑（CBP）与低密度聚乙烯（LDPE）微纳塑料可引发人脑微血管内皮细胞的特异性响应。所有颗粒（尤其是CBP I）均能升高跨内皮电阻（TEER），提示屏障紧密性增强。数据进一步表明该过程涉及小窝蛋白（caveolae）依赖机制。颗粒暴露在未激活NF-κB的前提下降低炎症因子表达，显示其具有抗炎调控潜力。这些发现深化了对环境颗粒物与血脑屏障互作机制的理解，为评估其神经毒性提供了新型生物学标志物与研究策略。