麦角胺（Trigonelline）是一种天然生物碱，它能够通过恢复黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的线粒体功能及氧化还原平衡，来减轻纳米塑料引起的神经毒性
《Food and Chemical Toxicology》：Trigonelline, a natural alkaloid, mitigates nanoplastic-induced neurotoxicity by restoring mitochondrial function and redox homeostasis in
Drosophila melanogaster
编辑推荐：
•
芸香苷能够减轻聚苯乙烯纳米塑料对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的神经毒性。
•
- •
芸香苷能够减轻聚苯乙烯纳米塑料对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的神经毒性。
- •
芸香苷能够保护多巴胺能神经元，并恢复线粒体的生物能量和氧化还原平衡。
- •
芸香苷可以改善行为缺陷，并调节与PI3K/Akt/TOR信号通路及凋亡相关的基因表达。
- •
网络药理学和分子对接研究支持了芸香苷的神经保护机制。
引言
全球每年塑料产量已超过3.7亿吨，导致塑料在环境中大量积累，并逐渐分解为微塑料（1纳米–5毫米）和纳米塑料（1–1000纳米）（Renault等，2024年）。由于一次性塑料的广泛使用和废物管理不善，这些颗粒持续存在于陆地、淡水和海洋生态系统中，最终进入食物链，给人类带来持续暴露的风险。因此，人类主要通过摄入受污染的食物和饮用水以及吸入空气中的颗粒物而接触纳米塑料。近期研究表明，饮用水、食品包装、瓶装饮料、海鲜、含塑料的热加工材料、农业土壤、水生生物和大气颗粒物中都含有大量纳米塑料，这凸显了它们在环境中的广泛分布以及人们每天都会接触到它们的不可避免性（Duda & Petka, 2025年）。值得注意的是，纳米塑料的微小尺寸有利于细胞吸收，提高了生物利用度，并促进了其在体内的分布，从而增加了对其潜在健康危害的担忧（van der Laan等，2023年）。
除了在环境中普遍存在外，最新的分析技术还表明纳米塑料能够穿越生物屏障，包括血脑屏障，这使得中枢神经系统成为其毒性的潜在靶标（Xuan等，2023年）。越来越多的证据，包括死后研究，显示人类脑组织中存在微塑料颗粒，其中较小的颗粒（100–200纳米）能够穿透血脑屏障并在神经区域积聚（Nihart等，2025年）。值得注意的是，痴呆症和阿尔茨海默病患者体内的微塑料负担较高（3.3至4.9毫克/克），这表明纳米塑料的积聚可能与神经退行性疾病有关。从机制上讲，纳米塑料可能通过多种相互作用途径促进神经退化，包括与易聚集的蛋白质（如α-突触核蛋白）的直接相互作用、通过IL-1介导的巨噬细胞信号传导破坏神经免疫平衡，以及激活氧化应激和线粒体功能障碍（Yang等，2023年）。这些发现表明大脑是纳米塑料毒性的关键靶标。
在细胞水平上，越来越多的证据表明，纳米塑料引起的神经毒性是由代谢和氧化还原平衡的紊乱驱动的（Yu等，2024年）。我们之前的脂质组学研究表明，聚苯乙烯纳米塑料会引发显著的代谢重编程，表现为脂质代谢紊乱、脂质过氧化、膜稳定性下降、氧化应激和线粒体损伤（Rathor等，2026a；2026b）。与此观察结果一致的是，时间分辨研究强调了代谢平衡在维持神经元功能中的核心作用（Sun等，2024年）。持续的氧化应激通过破坏抗氧化防御机制、促进脂质过氧化和损害线粒体功能，进一步加剧了神经元损伤（Hussain等，2023年；Sies & Jones，2020年；Cheng等，2025年）。因此，线粒体功能障碍成为纳米塑料引起的神经毒性的核心问题。线粒体膜电位（MMP）的破坏、电子传递链活性的受损、复合体I功能的改变、线粒体活性氧（ROS）生成的增加以及多巴胺平衡的紊乱共同导致了神经细胞的死亡，尤其是对氧化应激高度敏感的多巴胺能神经元（Lin等，2022年；Y. Huang等，2023年）。这些发现将线粒体功能障碍确定为减轻纳米塑料引起的神经毒性的关键治疗靶点。
尽管有越来越多的证据表明纳米塑料会导致代谢功能障碍、氧化应激和线粒体损伤，但目前还没有确立的治疗方法能够预防或减轻纳米塑料引起的神经毒性。鉴于线粒体功能障碍是导致神经元退化的一个核心机制，寻找能够保护线粒体和氧化还原平衡的安全且天然存在的化合物已成为当务之急。在天然生物活性植物化学物质中，芸香苷（TG）因其在多种实验模型中展现出的抗氧化、抗炎和神经保护作用而受到广泛关注（Faizan等，2023年；Rathor & Ch，2024年）。然而，芸香苷是否能够防止纳米塑料引起的神经毒性尚未进行研究。填补这一知识空白非常重要，因为纳米塑料在环境中的负担不断加重，迫切需要开发有效的、天然来源的干预措施来减轻其不良的神经系统后果。
因此，本研究系统地探讨了芸香苷是否可以通过保护线粒体功能和氧化还原平衡来减轻聚苯乙烯纳米塑料引起的神经毒性。选择黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）作为实验模型，是因为其多巴胺能通路高度保守、线粒体生物学特性明确、行为表型稳定，且适合进行综合的行为、生化、分子和遗传学研究。通过采用包括行为评估、线粒体功能分析、氧化应激和抗氧化测量、多巴胺能神经化学评估、基因表达分析以及网络药理学和分子对接分析在内的多层次方法，系统评估了芸香苷对抗聚苯乙烯纳米塑料引起的神经毒性的神经保护作用。通过填补关于天然治疗策略对抗纳米塑料引起的神经毒性的关键知识空白，本研究为基于证据的植物化学干预措施的未来发展提供了机制上的见解，以减轻日益严重的环境纳米塑料暴露带来的神经学后果。
部分摘要
化学品/试剂
聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs；直径100纳米）购自Alpha-Nanotech和Nanoshell Pvt. Ltd。芸香苷购自日本TCI公司。磷酸盐缓冲盐水（PBS；pH 7.4）购自印度HiMedia Laboratories，用于样品制备和生化实验。荧光探针JC-1、MitoSOX? Red和DCFH-DA购自Thermo Fisher Scientific和Cayman Chemical公司。总RNA使用Trizol?试剂（Thermo Fisher Scientific）提取。
芸香苷改善黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中由聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）引起的神经毒性
纳米颗粒（NPs）的毒性受颗粒大小的影响，较小的颗粒通常具有更高的细胞摄取率和生物反应性。最近的一项研究报告称，100纳米的PS-NPs在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）中引发的回避行为比大颗粒更强烈，表明其具有更高的生物累积潜力和更强的神经毒性（C. He等，2024年）。与这些发现一致，本研究中使用的PS-NPs主要呈球形。
讨论
本研究表明，长期接触PS-NPs会在黑腹果蝇（D. melanogaster）中引发多方面的神经毒性，表现为行为障碍、多巴胺能神经元退化、氧化应激、线粒体功能障碍、脂质代谢紊乱和脑结构损伤。这些发现扩展了我们之前的研究（Rathor等，2026a；2026b），该研究确定了氧化应激和脂质代谢紊乱是PS-NPs暴露早期的特征。在本研究中，我们
结论
本研究表明，芸香苷对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中由聚苯乙烯纳米塑料引起的神经毒性具有显著的保护作用。综合结果表明，其神经保护作用不仅体现在抗氧化活性上，还与线粒体生物能量的协调恢复有关，表现为MMP、呼吸链功能和个人ATP生产的改善，以及氧化还原平衡的维持和凋亡相关基因表达的调节。
CRediT作者贡献声明
Sheetal Rana： 数据整理。 Abha Meena： 形式分析、数据整理。 Anurag Mathur： 形式分析、数据整理。 Adarsh Kumar： 数据整理。 Ratnasekhar CH： 原稿撰写、资源获取、项目管理、研究设计、资金争取。 Ashutosh K. Tiwari： 原稿撰写、软件开发、方法学设计、数据整理。 Priya Rathor： 原稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、形式分析、数据整理。
未引用的参考文献
Cioffi等，2021年；Huang等，2026年；Sigma Alderich，2015年。
伦理声明
本研究遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。由于本研究仅使用野生型黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）这一无脊椎动物模型，因此无需机构动物伦理委员会的批准。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
资金声明
本研究得到了印度医学研究委员会（ICMR）和DBT-RLS的支持，资助编号为：Ref. No. BT/RLF/Re-entry/21/2020。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文所报告工作的已知财务利益或个人关系。
致谢
Ratnasekhar CH感谢印度医学研究委员会（ICMR）（资助编号IIRPSG-2025-01-04590）、科学与工程研究委员会、DST（资助编号SRG/2021/000750-G）以及印度政府生物技术部的支持（通过Ramalingaswami Re-entry Fellowship项目BT-RLF-Reentry-21-2020）。我们还要感谢CSIR-CIMAP的高通量仪器设施提供的分析支持。Priya Rathor也获得了资金支持。
Priya Rathor | Ashutosh K. Tiwari | Adarsh Kumar | Abha Meena | Sheetal Rana | Ratnasekhar CH
