《NeuroToxicology》：Phycocyanin nanoemulsion attenuates polystyrene nanoplastics-induced oxidative stress and dysregulation of neurotrophins and noncoding RNAs in the mouse brain
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•纳米聚苯乙烯损害了小鼠的抗氧化防御和运动表现。•纳米聚苯乙烯改变了BDNF/TrkB/CREB及lncRNAs的表达。•藻蓝蛋白减轻了纳米聚苯乙烯诱导的大脑改变。•藻蓝蛋白纳米乳剂比藻蓝蛋白显示出更强的保护作用。引言环境中大量塑料碎片（大塑料）的积累导致其破碎成微塑料（MP
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纳米聚苯乙烯损害了小鼠的抗氧化防御和运动表现。
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纳米聚苯乙烯改变了BDNF/TrkB/CREB及lncRNAs的表达。
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藻蓝蛋白减轻了纳米聚苯乙烯诱导的大脑改变。
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藻蓝蛋白纳米乳剂比藻蓝蛋白显示出更强的保护作用。
引言
环境中大量塑料碎片（大塑料）的积累导致其破碎成微塑料（MPs；尺寸≤5 mm）（Wright等人，2013）。通过机械磨损和光氧化降解，这些颗粒进一步分解成纳米塑料（NPs；尺寸≤100 nm）。微塑料和纳米塑料均构成环境危害并 adversely 影响人类健康（Bastyans等人，2022）。微塑料和纳米塑料可通过摄入、吸入和皮肤接触进入体内。它们能够在包括大脑、肺、肝和肾脏在内的各种组织中积累。这种积累可能引发炎症和氧化应激。在大脑中，这些颗粒可导致神经毒性（Jahedi和Jaafarzadeh Haghighi Fard，2025）。母体暴露于纳米塑料与后代神经生理和认知功能损害相关，而前额叶皮层中纳米塑料的积累与神经元分支减少相关（Chen等人，2024，Jeong等人，2022）。近期一项研究表明，口服纳米塑料可通过激活肠道IL-1信号通路破坏大脑行为和免疫功能，可能涉及肠-脑轴在纳米塑料诱导的神经系统疾病中的作用（Yang等人，2023）。然而，纳米塑料诱导神经毒性的潜在机制在很大程度上仍未知。
神经保护涉及多条分子通路，其中Bdnf/TrkB/Creb通路被认为是最重要的之一。脑源性神经营养因子（Bdnf）支持神经系统中的神经元分化、成熟和存活（Acheson等人，1995，Binder和Scharfman，2004，Huang和Reichardt，2001）。在谷氨酸能刺激、脑缺血、低血糖和神经毒性等不利条件下，Bdnf发挥神经保护作用（Maisonpierre等人，1991）。Bdnf主要通过结合高亲和力肌球蛋白受体激酶B（TrkB）受体并随后激活cAMP反应元件结合蛋白（Creb）来介导其神经保护作用。Creb是参与神经元生长、突触可塑性和长期记忆形成的关键转录因子。在丝氨酸133位点磷酸化后，Creb促进损伤后的神经元存活、分化和修复。Bdnf/TrkB信号通路的激活诱导Creb磷酸化，进而增强Bdnf基因表达，形成正调控环路（Bathina和Das，2015，Schirò等人，2022）。
一项研究表明，聚苯乙烯纳米塑料可到达海马体，并通过改变神经可塑性相关分子（包括5-HT、AChE、Gaba、Bdnf和Creb）的表达诱导神经毒性，最终影响小鼠的学习和记忆能力（Kang等人，2023）。另一项研究显示，暴露于聚苯乙烯微塑料会减少乙酰胆碱酯酶活性，导致一氧化氮浓度升高，同时改变血清素和多巴胺水平，最终导致Bdnf基因表达降低并调节下游凋亡信号通路，从而证实了微塑料在神经系统疾病中的神经毒性潜能（Suman等人，2023）。此外，另一项调查显示，暴露于聚苯乙烯微塑料会降低大脑中的乙酰胆碱水平并抑制Creb/Bdnf通路。然而，用维生素E进行抗氧化治疗可恢复学习和记忆能力并恢复正常神经递质释放（Wang等人，2022）。
藻蓝蛋白（PC）是一种源自藻类的天然生物活性化合物，具有强效的抗氧化和抗炎活性。藻蓝蛋白的抗氧化和抗炎特性可减轻神经元氧化应激反应（Liu等人，2022）。藻蓝蛋白是一种与蓝藻中捕光辅助复合物相关的蓝色蛋白色素。它是一种水溶性多聚体化合物，含有在太阳能收集过程中对稳定性和功能起关键作用的荧光四吡咯发色团。藻蓝蛋白是蓝藻产生的藻胆蛋白复合物，被广泛用作食品和化妆品中的天然色素（Fernandes等人，2023）。多种通路已参与PC对环境神经毒素的神经保护作用（Mitra等人，2015）。一项研究具体表明，Spirulina maxima提取物可通过促进神经保护性Bdnf/Creb信号通路的激活来保护神经元细胞免受三甲基锡诱导的神经毒性（Koh等人，2017）。
然而，许多天然化合物的治疗效用通常受到生物利用度差和跨越血脑屏障（BBB）能力有限的限制（Pandareesh等人，2015）。为克服这些限制，已开发出基于纳米技术的递送系统以提高生物活性剂的药代动力学和中枢神经系统疗效。在众多纳米载体系统中，纳米乳剂具有多项结构优势，包括制备简单、对生物活性化合物的高溶解能力、良好的动力学稳定性以及对亲水性和疏水性分子的有效分散（Gupta等人，2016）。与更复杂的脂质基系统（如固体脂质纳米粒）相比，纳米乳剂通常要求更简单的配方和制造工艺，同时促进包封化合物的递送（Gupta等人，2016，Müller等人，2000）。这些特性使纳米乳剂成为提高天然产品疗效的有吸引力的载体（Gupta等人，2016）。
为利用已建立的实验模型研究纳米塑料诱导神经毒性的机制，口服纳米聚苯乙烯剂量（20 mg/kg）是基于先前研究选择的，这些研究已证明在小鼠中可重复出现神经毒性效应（Paing等人，2024，Yu等人，2025）。尽管此剂量并不代表典型的人类环境暴露水平，但它为评估潜在的神经保护干预措施提供了合适的实验模型。因此，本研究调查了藻蓝蛋白和一种新型藻蓝蛋白纳米乳剂对聚苯乙烯纳米塑料诱导的小鼠大脑损伤的神经保护潜力，特别关注氧化应激、Bdnf/TrkB/Creb通路以及ncRNAs失调。
章节摘录
聚苯乙烯纳米粒和藻蓝蛋白纳米乳剂的合成与表征
聚苯乙烯纳米粒是通过乳液聚合合成苯乙烯单体获得的，以过硫酸铵（APS）作为自由基引发剂，十二烷基硫酸钠（SDS）作为表面活性剂。具体而言，将0.5 g SDS溶于90 mL去离子水中，在800 rpm下进行磁力搅拌。然后将反应混合物加热至70°C，并用氮气吹扫30 min以除去溶解的氧气。随后，将6 mL苯乙烯单体滴加入溶液中，接着
聚苯乙烯纳米粒和藻蓝蛋白纳米乳剂的理化分析
通过乳液聚合制备的聚苯乙烯纳米粒展现出均匀形貌和独特的结构特征，已通过FE-SEM、XRD和FTIR分析确认。FE-SEM图像（图1A）显示形成了近球形纳米粒，粒径分布较为均一，聚集程度有限。根据图像比例尺估算，粒径约为80–150 nm，处于纳米范围，表明
讨论
本研究调查了藻蓝蛋白及其纳米乳剂对暴露于纳米聚苯乙烯的小鼠皮质和海马中基因表达、抗氧化参数、参与Bdnf/TrkB/Creb信号通路基因的表达以及选定ncRNAs的影响。一项研究表明，小鼠暴露于聚苯乙烯纳米粒会降低Cat等氧化应激标志物（Chen等人，2025）。类似地，另一项研究报告，与对照组相比
结论
本研究发现表明，暴露于纳米聚苯乙烯会在小鼠大脑中诱导显著的氧化和分子改变，并伴随运动能力损伤。抗氧化酶和乙酰胆碱酯酶活性降低，以及抗氧化防御系统相关基因表达下降，表明海马和皮质中氧化-抗氧化平衡遭到破坏。此外，纳米聚苯乙烯导致显著的
遵守伦理规范声明
所有实验程序均按照实验室动物护理伦理指南进行，并获 Mazandaran大学伦理委员会批准（IR.UMZ.REC.1404.074）。
CRediT作者贡献声明
Lobat Tayebi：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿。Akbar Hajizadeh Moghaddam：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿，方法论，调查研究。Bagher Seyedalipour：撰写–初稿，软件，方法论，调查研究。Mohammad Karimian：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿，监督，方法论，调查研究，概念化。Mohammad Hossein Abedi：撰写–审阅与编辑，撰写–初稿，方法论，调查研究。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能被认为会影响本文所述工作的已知竞争财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢使用基于AI的工具进行校对、基本语法和拼写检查以及提高整体可读性。所有内容（包括创意归属）均为原创并正确引用。
Mohammad Hossein Abedi|Mohammad Karimian|Bagher Seyedalipour|Akbar Hajizadeh Moghaddam|Lobat Tayebi
