《NeuroToxicology》：Micro- and Nanoplastics and Potential Perturbation of the Microbiota–Gut–Brain Axis
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实验性微塑料（microplastics, MPs）与纳米塑料（nanoplastics, NPs）暴露可改变肠道及脑相关终点指标。微生物群介导并非所有肠道免疫反应的必要条件。颗粒检测并不能确立脑实质暴露。人类证据不能确立神经系统疾病的因果关系。现实暴露情境与
实验性微塑料（microplastics, MPs）与纳米塑料（nanoplastics, NPs）暴露可改变肠道及脑相关终点指标。微生物群介导并非所有肠道免疫反应的必要条件。颗粒检测并不能确立脑实质暴露。人类证据不能确立神经系统疾病的因果关系。现实暴露情境与内剂量学（internal dosimetry）是转化研究的优先事项。
**研究背景与存在问题**
微塑料（microplastics, MPs；约1 μm–5 mm的塑料颗粒）与纳米塑料（nanoplastics, NPs；<1 μm的塑料颗粒）是普遍存在的环境污染物，人类经摄入与吸入途径面临广泛且可能慢性的暴露，并已在人血、胎盘和脑等组织中被检测到。实验研究显示特定塑料颗粒可影响氧化应激、线粒体稳态、上皮与血管屏障完整性、外周免疫信号及微生物群依赖的神经免疫通路。然而，MPs与NPs不应被视为单一毒理学实体，粒径、形态、聚合物类型、表面电荷、老化状态及生物冠形成等均显著影响其生物学行为；颗粒检测并不等同于有生物学意义的脑实质暴露；人类证据尚不能确立神经系统疾病因果关系。现有研究在暴露现实性、内剂量学、污染控制及分析标准化等方面存在重大方法学瓶颈，亟需批判性整合实验与人类证据，明确转化研究的优先方向。研究人员因此开展了本叙述性综述。
**研究内容概述**
研究人员系统评估了MPs与NPs对微生物群–肠–脑轴（microbiota–gut–brain axis，肠道微生物与中枢神经系统之间经神经、免疫、内分泌与代谢途径构成的双向通讯网络）的潜在扰动，提出证据分级框架以区分实验证实效应、机制假说与新兴人类关联，强调组织检测与机制合理性均不等同于有意义的脑暴露或疾病因果，其重要意义在于为MNP神经毒理学研究提供了方法学路线图与因果推断框架。
**主要关键技术方法**
研究人员对PubMed数据库进行定向检索并结合引文追踪，纳入截至2026年8月的文献，采用定性证据层级区分机制与转化研究证据。对选定动物研究提取随机化、盲法、校正等设计保障信息；对人类研究提取协变量调整集与分析程序，并以有向无环图（directed acyclic graph, DAG）构建因果推断框架。样本队列来源包括：小鼠口服聚苯乙烯（polystyrene, PS）颗粒模型（0.5 mg/天）、聚乙烯（polyethylene, PE）纳米/微米颗粒模型（10 mg/kg/天）、围产期PS纳米颗粒模型（10或20 mg/kg/天）及大鼠母体暴露模型（2.5 mg/kg/天）；人类研究包括尸检组织检测（20–28例/器官/时间点）、脑脊液队列（32例及11例）和大学生横断面调查（1,420例）。
**研究结果**
4.1 微生物群扰动与肠道屏障功能障碍是候选上游神经免疫事件：实验研究显示MP/NP暴露可改变肠道微生物群落结构，降低乳杆菌属（Lactobacillus）和双歧杆菌属（Bifidobacterium）的相对丰度，富集变形菌门（Proteobacteria）成员，并伴随短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）等代谢产物改变。但分类学变化本身不足以确立菌群失调（dysbiosis，需伴有功能或宿主相关证据），功能表征仍滞后于分类学谱系分析。脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）检测易受分析平台与污染干扰，需结合LPS结合蛋白等补充标志物。
4.2 肠道屏障功能障碍是MNP暴露与脑相关炎症之间的合理中介：肠道通透性增加可反映紧密连接、黏液、上皮损伤或炎症重塑等多种变化。精神疾病研究提供了生物学合理性背景，但MP/NP暴露后“屏障损伤→微生物产物易位→神经免疫激活”的完整时序链在相同模型中尚未被证实，该通路应视为候选中介而非已确立的因果中间环节。
5.1 潜在直接中枢暴露与神经血管机制：直接中枢神经系统（central nervous system, CNS）暴露对纳米级颗粒最具生物学合理性。血脑屏障（blood–brain barrier, BBB）应视为包含内皮、周细胞与星形胶质细胞终足的神经血管单元（neurovascular unit, NVU）。纳米塑料可通过内吞/转胞吞或紧密连接受损时的旁细胞途径与BBB相互作用，但屏障功能障碍与颗粒入脑是不同生物学事件；脑实质进入需要更高的证据阈值，包括化学特异性鉴定、严格污染控制及区分血管内/内皮/血管周围/实质定位。
5.2 系统性及肠源性免疫-脑信号传导：外周炎症可通过脑内皮信号、细胞因子转运、室周器官、迷走传入及神经内分泌途径与CNS通讯。小胶质细胞是外周炎症信号的汇聚点，但Iba1表达增加或形态改变不等于单一激活状态。外周炎症与中枢变化同时出现并不能证明LPS易位介导了脑效应。
5.3 内分泌与混合物介导通路：塑料基质可含双酚类、邻苯二甲酸酯等添加剂，老化颗粒可吸附金属、持久性有机污染物等，环境MNP暴露实际为混合物。塑料相关内分泌干扰物可影响下丘脑–垂体–肾上腺（hypothalamic–pituitary–adrenal, HPA）轴信号，未经表征颗粒的效应应视为混合物效应而非单纯颗粒毒性。
5.4 生命时程易感性与效应持续性：产前及出生后早期是重要易感窗口，围产期纳米塑料暴露与子代持续性的微生物群、突触及行为改变相关。青少年期、妊娠、衰老及生物学性别均可修饰易感性，但多数研究仅用单一性别或缺乏交互作用检验，效应持久性与可逆性仍不明确。
6.1 实验动物证据：啮齿类口服PS与PE模型颗粒与肠道菌群组成改变、上皮完整性变化及炎症信号相关。Yang等（2023）证明肠道巨噬细胞激活及白细胞介素-1（interleukin-1, IL-1）信号在抗生素清除微生物群后仍持续，表明肠道免疫通路不依赖完整微生物群。斑马鱼研究补充了发育与神经行为学证据。动物研究受限于原始球形颗粒、名义剂量偏高及报告质量差异。
6.2 人类证据：Nihart等（2025）在尸检额叶皮层中检测到聚合物，痴呆亚组质量浓度较高，但组织质量浓度不等同于疾病阈值。He等（2025）报道脑脊液聚乙烯水平与淀粉样阳性状态及认知下降相关，属探索性小队列关联。Luo和Lin（2025）对1,420名大学生的横断面研究显示模型化空气暴露与抑郁症状筛查阳性相关，但存在间接暴露估计与残余混杂。人类关联尚不能确立因果。
7. 知识空白与因果推断：暴露表征与剂量可比性仍是核心瓶颈；吸入暴露及肺–脑途径未充分表征；污染控制与分析标准化亟待加强；组织检测不等于脑实质暴露；动物外推受环境现实性限制；人类因果推断需显式混杂框架与碰撞偏倚防范；机制特异性需空间分辨与多组学整合。
8–9. 优先事项与结论：研究人员提出五大优先方向：建立环境代表性颗粒库、采用慢性低剂量多途径暴露模型、开展脑暴露的空间分辨验证、进行多层级机制整合研究、构建前瞻性纵向人类队列。
**讨论与结论**
讨论部分强调，当前证据最一致的解读是将MPs与NPs视为神经生物学脆弱性的候选环境修饰因素，而非已确立的神经精神或神经退行性疾病病因。研究人员区分了实验证实效应、机制假说与新兴人类关联三个证据层次，指出组织检测与机制合理性均不等同于有生物学意义的脑暴露或人类疾病因果。综述结论翻译如下：微塑料与纳米塑料是普遍存在的环境污染物，具有生物学合理的神经毒理学相关性，但证据基础在实验系统中明显强于人类。受控模型支持其对微生物与代谢功能、肠道与神经血管屏障、系统性与神经免疫信号及神经可塑性的影响；当前人类证据以生物监测、组织检测和早期观察性关联为主。MPs与NPs不应被视为单一毒理学实体，组织检测或机制合理性不应等同于脑暴露或疾病因果；微生物群–肠–脑轴应视为整合多种潜在相互作用通路的框架，而非既定线性序列。未来研究需优先建立环境代表性颗粒库、慢性低剂量多途径暴露模型、区分血管与实质定位的空间分辨方法、重复暴露评估的前瞻性人类队列，以及经靶向功能验证的多组学整合研究，以确定哪些颗粒组分、暴露途径、内剂量与宿主背景可重复改变神经生物学功能，并最终回答环境相关塑料暴露是否实质性地促成人类脑脆弱性。
