《Toxics》：Network Toxicology Integrates In Vivo Evidence Linking Impaired Autophagic Clearance Involving the MTOR-TFEB Axis to Polystyrene Nanoplastic-Induced Neurotoxicity
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长期暴露于聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）可导致神经毒性，但其潜在机制尚不清楚。研究人员结合网络毒理学、分子对接和体内实验，探讨了MTOR-TFEB调控的自噬在PS-NP诱导的神经毒性中的作用。从公共数据库中筛选出与PS-NPs和神经退行性疾病相关的潜在靶点。
长期暴露于聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）可导致神经毒性，但其潜在机制尚不清楚。研究人员结合网络毒理学、分子对接和体内实验，探讨了MTOR-TFEB调控的自噬在PS-NP诱导的神经毒性中的作用。从公共数据库中筛选出与PS-NPs和神经退行性疾病相关的潜在靶点。富集分析表明涉及神经退行性和自噬通路。蛋白质-蛋白质相互作用和对接模拟将MTOR确定为候选靶点。对Sprague-Dawley大鼠进行PS-NPs（0.15或1.5 mg/kg）灌胃处理60天。Morris水迷宫测试显示空间学习和记忆受损。海马组织的蛋白质印迹分析显示，p-MTOR/MTOR比值升高，总胞质和核TFEB减少，溶酶体蛋白（LAMP2、CTSD和CTSB）降低，自噬标志物SQSTM1和MAP1LC3B-II升高，凋亡调节因子改变（BAX上调，BCL2下调）。总之，PS-NPs破坏MTOR-TFEB轴，损害溶酶体功能和自噬清除，促进凋亡，导致神经认知缺陷。这些发现为MTOR-TFEB轴提供了机制见解，并强调其是一个值得进一步评估作为潜在干预靶点的候选通路。
微塑料（Microplastics, MPs）是指直径小于5 mm的塑料碎片，可进一步降解为直径小于1 μm的纳米塑料（Nanoplastics, NPs）。NPs因比表面积大且具有疏水性，能吸附环境污染物，通过食物链、 inhalation 和饮水等途径进入人体，并可穿越血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）而诱发神经毒性。尽管已有研究提示NPs可激活脑内免疫细胞、破坏BBB并损伤神经元，但其诱导神经毒性的精确分子机制仍不清楚。自噬是维持神经元稳态的关键过程，而MTOR-TFEB轴是调控自噬和溶酶体生物发生的核心信号通路。已有体外实验表明PS-NPs可能通过MTOR信号抑制TFEB核转位，但缺乏系统性的体内证据。为此，研究人员整合网络毒理学、分子对接和体内动物实验，系统评估MTOR-TFEB调控的自噬在PS-NP神经毒性中的作用。该研究通过公共数据库筛选靶点，利用富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction, PPI）网络和分子对接确定核心基因，并在SD大鼠中建立PS-NP经口暴露模型，结合Morris水迷宫和Western blot验证。结果表明，PS-NPs通过上调p-MTOR/MTOR比值、消耗总TFEB蛋白池，导致溶酶体蛋白减少，自噬底物积累，并激活凋亡，最终损害认知功能。该研究首次从体内多层面将网络毒理学预测的核心基因与功能性自噬流受损及行为缺陷直接联系起来，为理解PS-NP神经毒性提供了新机制，并提示MTOR-TFEB轴是潜在的干预靶点。该论文发表于《Toxics》。
研究人员主要采用以下关键技术方法：利用ChEMBL、SwissTargetPrediction、STITCH和CTD数据库筛选PS-NP相关靶点，从CTD、OMIM和GeneCards数据库收集神经毒性靶点，取交集获得候选靶点；采用Metscape进行GO功能和KEGG通路富集分析；利用STRING数据库构建PPI网络，并通过Cytoscape的CytoHubba插件进行拓扑分析筛选核心基因；采用AutoDock Vina进行分子对接模拟；动物实验使用来自北京赛百诺生物科技有限公司的成年Sprague-Dawley大鼠，随机分为对照组、0.15 mg/kg和1.5 mg/kg PS-NPs剂量组，灌胃60天；采用Morris水迷宫评估空间学习记忆；采用Western blot检测相关蛋白表达。
3.1 PS-NPs的表征、毒性预测和靶点收集：通过透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征，PS-NPs呈球形，平均直径约80 nm，zeta电位为?41.50 mV，表明分散稳定性良好；毒性预测提示PS-NPs具有神经毒性、致癌性、BBB穿透性等；数据库筛选共获得827个PS相关靶点，与神经退行性疾病靶点交叉后得到766个潜在靶点；KEGG富集显示“神经退行性疾病—多种疾病”通路富集123个基因，“自噬—动物”通路富集32个基因。
3.2 构建PPI网络和选择核心基因：将神经退行性疾病通路和自噬通路的基因取交集获得17个共同基因；通过CytoHubba的三种算法筛选出核心基因BCL2、MAPK8和MTOR；进一步与凋亡和自噬通路基因相互作用分析，确定MTOR、TFEB、LAMP2、SQSTM1、MAP1LC3B、BAX和BCL2作为后续研究对象。
3.3 暴露于PS-NPs损害大鼠的学习、记忆和记忆保留：Morris水迷宫定位航行实验显示，与对照组相比，PS-NPs处理组第4天逃逸潜伏期和游泳距离显著增加，而游泳速度无差异；空间探索实验中，处理组平台穿越次数减少，目标象限停留时间和距离比例下降，表明PS-NPs损害空间学习和记忆保留。
3.4 PS-NPs与MTOR-TFEB信号通路关键分子相互作用：分子对接显示，代表PS-NPs表面化学结构的苯乙烯20聚体与MTOR激酶域的结合能为?6.72 kcal/mol，低于?5.0 kcal/mol阈值，提示PS-NPs可能与MTOR有较好亲和力；与TFEB的结合能为?4.249 kcal/mol，未达阈值，但基于TFEB在MTOR下游的明确作用仍予保留。
3.5 PS-NPs影响MTOR-TFEB信号通路、损害自噬清除并导致凋亡：Western blot结果显示，与对照组相比，PS-NPs处理组大鼠海马组织中p-MTOR/MTOR比值升高，总TFEB、胞质TFEB和核TFEB蛋白水平降低，但核/胞质及核/总TFEB比值无显著差异，提示TFEB蛋白池耗竭而非核转位受阻；溶酶体蛋白LAMP2、CTSB和CTSD表达降低；自噬标志物SQSTM1和MAP1LC3B-
II水平升高；凋亡调节因子BAX升高、BCL2降低。
在讨论部分，研究人员基于结果和现有文献提出了如下机制序列：PS-NPs经内吞进入神经元并穿越BBB，积累于自噬体-溶酶体系统，引起溶酶体应激和膜损伤；持续暴露激活MTOR信号并消耗TFEB总蛋白，使进入细胞核的TFEB绝对量不足，无法驱动下游溶酶体生物发生基因（如CTSD、CTSB）的转录；溶酶体降解能力下降导致自噬底物SQSTM1和MAP1LC3B-
II积累，最终激活BAX/BCL2介导的凋亡通路。研究也承认局限性：未直接测量脑组织中PS-NPs，且未进行通路干预实验。
总之，体内实验证实，PS-NPs能够失调MTOR-TFEB信号轴，通过总TFEB耗竭而非核转位阻断导致溶酶体功能障碍，进而损害自噬清除，诱导海马神经元凋亡，最终导致认知功能缺陷。这些发现将MTOR-TFEB通路确立为候选机制通路，为深入探索PS-NPs神经毒性的分子基础提供了新的实验线索。然而，由于本研究未开展靶向干预或通路挽救实验，该通路作为治疗干预靶点的可行性需在后续研究中通过基因敲除及药理学抑制或激活等策略加以验证。
