综述：微塑料对大脑的总体影响

《Frontiers in Toxicology》：Overall effects of microplastics on brain

　　微塑料和纳米塑料可通过血脑屏障和胎盘屏障进入中枢神经系统和胎儿脑，引发氧化应激、神经炎症、线粒体功能障碍等机制，导致认知障碍、行为异常及类神经退行性疾病病理，但人类长期低剂量暴露风险需进一步研究。

　　微塑料（MP）和纳米塑料（NP）污染已成为全球范围内普遍存在的环境问题，引发了对神经毒性和大脑健康潜在影响的广泛关注。随着人类活动的加剧和塑料制品的广泛使用，MP和NP的排放量逐年上升，不仅在海洋生态系统中大量存在，也在陆地环境和人类体内检测到其踪迹。这一现象促使科学家深入研究其对神经系统的影响，特别是对大脑功能的潜在威胁。本文将对MP和NP的神经毒性机制、进入大脑的途径、观察到的神经效应以及影响其毒性的多种因素进行系统性分析，并探讨可能的缓解策略和未来研究方向。

MP和NP之所以对大脑健康构成威胁，主要是因为它们具备穿透生物屏障的能力，从而进入中枢神经系统（CNS）。血脑屏障（BBB）作为大脑与外界环境之间的主要保护层，通常被认为能够有效阻挡有害物质进入大脑。然而，研究发现，NP在某些情况下能够通过BBB进入大脑组织，这与其较小的尺寸、特定的表面特性以及与生物分子的相互作用密切相关。例如，某些类型的NP可以通过细胞内吞作用进入大脑，而其表面的电荷和化学修饰也会影响其穿透效率。此外，NP还能够通过其他途径进入大脑，如通过嗅觉神经从鼻腔直接传输，或通过肺部进入循环系统后进入大脑。这些发现表明，MP和NP并非仅仅是环境污染物，而是可能对人类神经系统的健康产生深远影响的潜在威胁。

NP对神经系统的毒害作用涉及多种复杂的机制。首先，NP在进入大脑后，会引发氧化应激，导致自由基的过量生成，破坏细胞内的抗氧化防御系统，进而损害神经元。其次，NP能够激活大脑中的免疫细胞，如小胶质细胞和星形胶质细胞，引发持续的神经炎症反应。这种炎症反应不仅会导致神经元损伤，还可能通过破坏BBB的完整性，进一步促进NP的进入和累积。此外，NP还会干扰线粒体功能，导致能量代谢障碍，影响神经元的正常运作。更为关键的是，NP能够直接与神经元内的蛋白质相互作用，促进与神经退行性疾病相关的蛋白质如α-突触核蛋白的聚集，这可能是导致帕金森病（PD）等疾病的重要因素。

在神经系统的不同区域，MP和NP的暴露可能会引发不同的病理变化。例如，MP/NP暴露与学习和记忆能力的下降密切相关，这在小鼠和斑马鱼等实验模型中均有体现。研究发现，暴露于MP/NP的小鼠在空间学习任务中表现较差，而斑马鱼模型则显示出类似的老化现象和认知障碍。此外，MP/NP暴露还可能影响行为模式，包括焦虑、抑郁、运动障碍以及社交行为的改变。这些行为变化在实验动物中被广泛观察，而在人类中则更多地表现为相关性的研究结果。例如，某些研究发现，较高的塑料暴露水平与老年人群中轻度认知障碍（MCI）的风险增加有关，而脑部检测到的MP/NP含量则与阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等神经退行性疾病的病理特征存在一定的关联。

值得注意的是，MP/NP的神经毒性不仅限于成年个体，还可能对胎儿的大脑发育产生深远影响。孕妇暴露于NP可能通过胎盘屏障进入胎儿体内，并影响其大脑结构和功能。研究显示，NP暴露可能导致胎儿大脑形态异常、皮层厚度减少、神经元迁移紊乱，以及关键脑区如海马体和运动皮层的结构变化。这些变化可能伴随长期的行为和认知功能障碍，特别是在儿童中，MP/NP暴露已被与自闭症谱系障碍（ASD）样行为特征联系起来。此外，某些研究发现，儿童尿液中的MP含量与情绪、行为问题以及社交障碍之间存在相关性，这进一步强调了MP/NP对人类神经发育的潜在影响。

MP/NP的神经毒性表现具有显著的个体差异性，这主要与暴露的剂量、持续时间、粒子类型以及宿主的生理状态有关。例如，年龄和性别是影响MP/NP毒性的关键因素。在发育阶段，大脑处于高度活跃的神经元生成和突触形成过程中，因此更容易受到MP/NP的损害。而性别差异则可能源于激素对MP/NP代谢、分布和免疫反应的不同调节作用，也可能与性别特异性的神经通路有关。此外，MP/NP与其他环境污染物的协同作用也可能放大其毒性效应。一些研究表明，MP/NP能够吸附重金属、农药、药物残留和持久性有机污染物（POPs）等有毒物质，从而在体内形成“Trojan Horse”效应，即这些污染物通过MP/NP进入生物体后，进一步加剧神经毒性。这种复杂的相互作用表明，MP/NP的毒害效应不仅取决于其自身的特性，还与环境中的其他化学物质密切相关。

尽管MP/NP对神经系统的毒害效应已得到广泛认可，但目前的研究仍存在一定的局限性。大多数实验数据来自动物模型，且通常使用高剂量的纯净颗粒，这与人类实际暴露条件存在较大差异。因此，将动物研究结果直接外推至人类健康风险评估时需谨慎。此外，关于MP/NP在人体内的实际分布和累积情况，仍缺乏系统的定量研究。在人类体内，MP/NP可能经过环境老化，形成更复杂的形态和表面结构，这可能影响其生物可利用性和毒性机制。因此，未来的研究需要更全面地模拟人类实际暴露环境，包括低剂量、长期接触以及混合塑料颗粒的复杂相互作用。

为了缓解MP/NP对神经系统的潜在危害，科学界提出了多种可能的干预策略。这些策略主要包括通过饮食补充天然抗氧化剂、调节肠道微生物群落、以及针对特定分子通路进行干预。例如，维生素E、N-乙酰半胱氨酸（NAC）等抗氧化剂已被证明在实验模型中能够有效逆转MP/NP引起的认知障碍和神经炎症。此外，益生菌和益生元的联合使用也被认为有助于改善肠道屏障功能，从而减少MP/NP对大脑的间接影响。更进一步，针对特定信号通路如EAAT2（谷氨酸转运蛋白）或ErbB4受体的干预措施，可能为治疗由MP/NP引起的神经退行性疾病提供新的思路。

从长远来看，深入研究MP/NP的神经毒性机制不仅有助于揭示其对人类健康的具体影响，也为制定有效的防治政策和干预措施提供了科学依据。未来的研究应重点关注人类相关性暴露条件下的长期效应，开发更接近人类生理环境的体外模型，如血脑屏障芯片系统和脑类器官模型，以更精确地模拟MP/NP在体内的行为。同时，需要进一步探索MP/NP对不同神经蛋白如β-淀粉样蛋白和Tau蛋白的影响，以全面评估其在神经退行性疾病中的潜在作用。最终，通过整合环境、生理和分子层面的研究，科学家有望更准确地评估MP/NP对人类大脑健康的威胁，并为公共卫生政策提供坚实的科学支持。