聚苯乙烯纳米塑料通过内体-溶酶体滞留诱导小鼠皮层瞬时小胶质细胞活化

《Journal of Hazardous Materials》：Polystyrene Nanoplastics Induce Transient Microglial Activation via Endolysosomal Retention in the Mouse Cortex

　　

环境降解和塑料积累导致微塑料和纳米塑料的产生，其尺寸足够小，能够穿过包括血脑屏障在内的生物屏障。小胶质细胞作为大脑常驻免疫细胞，是神经免疫稳态的关键调节因子，也是纳米塑料暴露的细胞靶点。在本研究中，研究人员利用整合的体内和体外暴露及洗脱范式，评估了两种尺寸的聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs；100 nm和500 nm）的神经毒性效应。体内暴露（60天；1.5 mg/天）显示两种尺寸的PS-NPs均存在于大脑皮层，未造成明显的组织病理学损伤。然而，通过Sholl和Skeleton分析评估，皮层小胶质细胞表现出显著的形态重塑。皮层组织的转录组学分析揭示出强烈的尺寸依赖性反应。100 nm PS-NPs组显示18个差异表达基因（DEGs；|log₂FC| ≥ 2，p_adj < 0.05），而500 nm PS-NPs组显示超过4000个DEGs，包括免疫和小胶质细胞相关基因（CCL5、CXCL10、LCN2、LYZ2）的上调以及突触和神经元信号基因（GRIN2B、SYN1、STX1B、MAP1B、ITPR1/2）的下调。使用BV2小胶质细胞，数据表明PS-NPs通过内体-溶酶体途径进行尺寸依赖性内化。虽然100 nm和500 nm颗粒均存在于晚期内体中，但只有100 nm颗粒在溶酶体中被发现。小胶质细胞活化标志物（Iba1、CD68）表现出瞬时的、尺寸和浓度依赖性的增加，与细胞内颗粒负荷相关，而非累积暴露量。总体而言，这些发现表明PS-NPs到达大脑皮层区域，驱动尺寸依赖性小胶质细胞活化和转录组重编程，即使在停止暴露于PS-NPs之后也是如此。

塑料污染是当前最紧迫的全球环境问题之一。2023年全球塑料产量约4.36亿吨，累计产量已超过80亿吨，但仅约9%被回收，其余经焚烧、填埋或释放到环境中，逐渐降解为微纳米塑料（MNPLs）。MNPLs尺寸足够小，可穿过包括血脑屏障（BBB）在内的生物屏障进入大脑。小胶质细胞作为中枢神经系统常驻免疫细胞，在维持脑稳态、调节神经元功能和神经免疫应答中发挥关键作用，是纳米塑料暴露的重要细胞靶点。已有研究表明MNPLs可诱导小胶质细胞形态改变、活化、促炎因子释放、氧化应激和自噬-溶酶体通路损伤，但多数研究集中于暴露-结局关系，对不同尺寸聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）在体内外与小胶质细胞相互作用的动态机制，尤其是停止暴露后效应是否持续，仍知之甚少。因此，本研究采用100 nm和500 nm PS-NPs，通过体内外整合方法，系统评估其神经毒性机制。

研究人员通过成年雄性C57BL/6小鼠（