综述：从环境到大脑：微塑料在神经行为障碍中的作用

《Frontiers in Neuroscience》：From environment to brain: the role of microplastics in neurobehavioral disorders

　　微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）通过摄入、吸入和皮肤接触等多途径进入人体，可能引发氧化应激、神经炎症和血脑屏障破坏，导致焦虑、认知障碍及神经退行性疾病风险增加。其神经毒性机制涉及线粒体功能障碍、神经递质失衡及肠道-脑轴调控异常，且具有跨代遗传效应。目前需加强人体长期暴露研究及环境治理策略。

　　
近年来，微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）作为新型环境污染物，因其广泛存在于水体、土壤和食物链中，逐渐引发科学界对人类健康的关注。研究表明，MPs和NPs可能通过多种途径影响神经系统功能，并与焦虑、抑郁、认知障碍等神经行为疾病存在潜在关联。以下从暴露途径、作用机制、健康影响及防控建议四个方面进行综合解读。

### 一、人类接触微塑料的多元途径
MPs可通过摄入、吸入和皮肤接触进入人体。饮食暴露是主要途径之一，例如海鲜、饮用水和食盐中均检测到MPs。研究显示，欧洲居民每年通过食用贝类和鱼类摄入约1.1万个MPs颗粒。此外，瓶装水、外卖食品容器和热饮塑料杯等日常用品也含有MPs，长期使用可能增加体内蓄积风险。值得关注的是，MPs可通过空气传播进入人体，例如上海居民每日吸入约21个MPs颗粒，而工业或垃圾焚烧产生的 airborne MPs可能直接穿透肺泡屏障，引发肺部炎症并进入血液循环。

皮肤接触方面，合成纤维衣物在洗涤过程中会释放大量微塑料纤维，其中羊毛制品的纤维释放量可达其他衣物的180%。更隐蔽的途径是医疗植入物，如静脉输液瓶中可检测到高达7500个/升的MPs，这些颗粒可能通过血液循环沉积在脑、肝、脾等器官。值得注意的是，孕妇通过胎盘和母乳将MPs传递给胎儿，导致子代脑组织MPs浓度显著升高。

### 二、神经毒性作用的多维度机制
1. **血脑屏障穿透与神经组织蓄积**
MPs和NPs可通过主动运输、被动扩散或旁路途径（如肠道-脑轴）突破血脑屏障。实验表明，25纳米的聚苯乙烯（PS）纳米颗粒能高效穿过 BBB，并在小鼠海马体和皮层中蓄积。其机制涉及表面电荷与细胞膜蛋白的相互作用，以及通过紧密连接蛋白OCcludin的调控影响屏障通透性。值得注意的是，纳米级颗粒（<100纳米）的生物膜包裹特性使其更易穿透细胞膜，例如PS-NPs可通过内吞作用进入神经元，并聚集在线粒体中导致能量代谢紊乱。

2. **氧化应激与神经炎症**
MPs暴露可引发系统性氧化应激反应。PS-NPs在体外实验中能诱导神经母细胞瘤细胞产生大量活性氧（ROS），破坏DNA、蛋白质和脂质结构。动物模型显示，长期摄入PS-NPs的小鼠脑组织氧化应激标志物（如8-羟基脱氧鸟苷）水平升高，并伴随小胶质细胞活化导致的神经炎症。这种炎症反应通过释放IL-6、TNF-α等促炎因子，进一步损害神经元功能，形成恶性循环。

3. **内分泌干扰与神经发育异常**
MPs携带的塑化剂（如DEHP、BPA）和阻燃剂（如PFAS）具有类激素作用。动物实验发现，孕期接触PS-NPs的小鼠幼崽表现出显著焦虑样行为，并伴随海马区BDNF（脑源性神经营养因子）水平下降。此外，MPs可通过吸附肠道菌群代谢产物（如短链脂肪酸）影响下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴），导致皮质醇异常分泌，加剧神经炎症和认知衰退。

4. **细胞自噬与蛋白质稳态失衡**
MPs暴露显著干扰细胞自噬机制。PS-NPs在神经元中诱导LC3-II/Ⅰ比值升高，提示自噬体形成增加但功能受阻。同时，UPR（内质网应激）通路被激活，导致错误折叠蛋白积累。研究显示，纳米级硅烷涂层磁纳米颗粒可抑制蛋白酶体活性，使α-突触核蛋白错误折叠加速，这一过程与帕金森病的发生机制高度相似。

### 三、神经行为疾病的具体关联
1. **焦虑与抑郁**
MPs暴露通过多种途径影响情绪调节。首先，PS-NPs可抑制多巴胺合成关键酶酪氨酸羟化酶，导致前额叶皮层多巴胺水平下降。其次，肠道菌群失调（如拟杆菌/普雷沃菌比例异常）通过迷走神经传递炎症信号至杏仁核，引发焦虑行为。动物实验证实，PS-NPs暴露的小鼠在强迫游泳测试中表现出更高的不动时间，且海马区神经细胞凋亡率增加30%。

2. **认知功能衰退**
神经炎症和氧化损伤直接损害海马体等认知核心区域。PS-NPs暴露导致小鼠海马齿状回神经元丢失，空间记忆能力下降50%以上。人类队列研究显示，血液中MPs浓度与蒙特利尔认知评估量表（MoCA）评分呈负相关，且脑脊液中MPs颗粒数量与阿尔茨海默病早期患者的淀粉样蛋白沉积量存在相关性。

3. **自闭症与多动症**
孕期MPs暴露可导致胎儿脑区表观遗传修饰异常。例如，PS-NPs通过干扰DNA甲基化过程，使杏仁核和小脑皮层中GABA受体表达下调，引发社交障碍和重复行为。动物模型显示，PS-NPs暴露的幼鼠在Y迷宫测试中探索次数减少40%，且多巴胺转运体D2受体表达异常。

### 四、环境治理与健康管理建议
1. **源头控制与污染监测**
- 推广生物降解材料（如PLA）替代传统塑料，研发轮胎橡胶改性技术减少路面磨损产生的MPs。
- 建立饮用水MPs动态监测网络，重点管控海盐、瓶装水等高风险产品。例如，欧盟已要求瓶装水标注MPs含量，建议我国参考该标准。
- 在医疗领域实施MPs检测认证制度，对输液瓶、手术器械等采用纳米过滤膜技术。

2. **暴露风险防控**
- 日常消费中减少使用一次性塑料制品，改用不锈钢/玻璃容器储存热饮。
- 空气污染管控需纳入MPs指标，建议在交通枢纽、体育场馆等场所配备HEPA级空气净化系统。
- 建议女性在孕期及哺乳期加强皮肤屏障护理，避免使用含微塑料的护肤品。

3. **技术创新与生物修复**
- 研发高效微生物降解技术，如改造Ideonella sakaiensis菌种，使PET降解效率提升12倍。
- 开发靶向肠道菌群的益生菌组合（如Lactobacillus plantarum DP189），可降低MPs暴露 induced的神经炎症达68%。
- 探索纳米材料封装技术，将抗氧化剂（如NAC）或促吞噬剂（如LysoTracker）负载于MPs表面，实现损伤修复。

### 五、研究展望与挑战
当前研究存在三大瓶颈：其一，MPs检测标准不统一，现有方法难以区分不同形态颗粒的生物效应差异；其二，剂量-效应关系不明确，多数动物实验采用高剂量（如10 μg/kg/day）短期暴露，而人类实际接触量仅为0.01-0.1 μg/kg/day；其三，跨代毒性机制尚未完全阐明，需建立全生命周期暴露模型。建议开展以下研究：
- 构建三维 BBB模型，精确模拟MPs穿透机制
- 开展多中心队列研究，追踪儿童期MPs暴露与成年神经退行性疾病相关性
- 解析MPs表面分子印迹与脑细胞特异性受体（如L1CAM、低密度脂蛋白受体）的相互作用图谱

### 结语
微塑料污染已构成威胁人类神经健康的系统性风险。从肠道菌群失调到线粒体功能障碍，从表观遗传改变到突触结构破坏，MPs通过多层次机制影响神经发育与功能。尽管直接因果关联仍需更多证据，但实验数据与流行病学调查的强相关性提示应采取预防性策略。未来需整合多组学技术（代谢组-转录组-蛋白质组联动分析），建立从分子损伤到行为异常的完整因果链，为制定精准防控方案提供科学依据。