带有乳清蛋白“冠”的微塑料会破坏神经元和小胶质细胞的工作

韩国大韩民国科学技术研究院（DGIST）的科学家发现，当微塑料进入生物环境（例如血液）时，它们会迅速“长满”蛋白质，形成所谓的“蛋白质冠”。实验中，这种“冠状”颗粒导致神经元和小胶质细胞的蛋白质组发生显著重组：蛋白质合成、RNA加工、脂质代谢以及细胞核与细胞质之间的运输受到影响；炎症信号同时被激活。结论：与蛋白质相关的微塑料可能比“裸露”颗粒更具生物危害性。该文章发表于《环境科学与技术》杂志。

研究背景

• 微塑料和纳米塑料（MNP）已在人体组织（包括大脑）中发现。2024-2025年，独立研究小组证实，死者的肝脏、肾脏和大脑中存在MNP，且浓度随时间推移而增加。另一项研究在嗅球中发现了微塑料，表明存在通过鼻腔“绕过”中枢神经系统（CNS）的现象。
• 颗粒如何进入大脑。除了嗅觉道之外，大量动物研究和评论表明，微纳米塑料有可能穿过血脑屏障 (BBB)，从而导致神经炎症和神经组织功能障碍。
• “蛋白质冠”决定了粒子的生物学特性。在生物环境中，纳米粒子的表面很快就会被吸附的蛋白质（蛋白质冠）覆盖，而正是蛋白质冠决定了哪些受体“识别”该粒子、粒子如何在器官间分布以及其毒性大小。这在纳米毒理学中已有详尽的描述，并且正越来越多地被应用于微/纳米塑料。
• 目前对神经毒性的了解。体内实验和评论已将 MNP 暴露与血脑屏障通透性增加、小胶质细胞活化、氧化应激和认知障碍联系起来；然而，特别是在人类神经元和小胶质细胞中的蛋白质组水平的机制数据有限。
• 《环境科学与技术》杂志的一篇新论文填补了什么样的“空白”？作者首次系统地比较了“冠状”微塑料与“裸露”微塑料颗粒对神经元和小胶质细胞蛋白质组的影响，表明冠状微塑料会放大基本细胞过程中的不利变化。这使得微塑料（MNP）的环境问题更接近大脑风险的特定分子机制。
• 为什么这对风险评估很重要？不考虑电晕的塑料毒性实验室测试可能会低估危险性；更正确的做法是模拟存在蛋白质（血液、脑脊液）的情况下颗粒的影响，这已在综述论文中得到推荐。

他们到底做了什么？

• 在实验室中，研究人员将微塑料与小鼠血清一起孵育，使其在颗粒表面形成一个蛋白质“冠”，然后将这些颗粒暴露于脑细胞：培养的神经元（小鼠）和小胶质细胞（人类）。暴露后，利用质谱法对细胞的蛋白质组进行分析。
• 为了进行比较，研究人员还评估了“裸露”微塑料（无冠层）的影响。这使得研究人员能够确定颗粒上的蛋白质外壳带来的毒性信号的比例。

主要结果

• 蛋白质冠状结构改变了塑料的“特性”。正如纳米毒理学定律所预期的那样，这些微粒会吸附血清中一层异质蛋白质。与“裸露”颗粒相比，这种复合物在脑细胞中引起的蛋白质表达变化更为显著。
• 冲击细胞的基本功能。“加冕”的微塑料导致RNA翻译和加工机制的组成部分减少，脂质代谢途径发生改变，核质运输被破坏——也就是说，神经细胞生存和可塑性的“基本”功能受到了损害。
• 启动炎症和识别。作者描述了炎症程序和细胞颗粒识别途径的激活，这可能导致微塑料在大脑中积聚以及大脑免疫细胞的慢性刺激。

为什么这很重要？

• 在现实生活中，微塑料和纳米塑料几乎从来都不是“裸露”的：它们会立即被蛋白质、脂质和其他环境分子覆盖——这层“冠状”决定了颗粒如何与细胞相互作用，是否能穿过血脑屏障，以及哪些受体能“看到”它。这项新研究直接表明，正是这种“冠状”能够增强神经毒性的潜力。
• 背景加剧了人们的警觉：独立研究发现人类嗅球中存在微塑料，甚至死者大脑中的微塑料含量也有所增加；评论讨论了血脑屏障渗透途径、氧化应激和神经炎症。

这与之前的数据相比如何？

• 长期以来，人们一直认为纳米颗粒的“生物学特性”及其被巨噬细胞/小胶质细胞捕获的能力取决于其成分；目前，针对微塑料的研究也正在进行类似的数据收集，其中包括关于胃肠道/血清中冠状物对细胞捕获影响的研究。这篇新文章是首批针对脑细胞进行详细蛋白质组学分析的文章之一。

限制

• 这是一个体外细胞模型：它展示了机制，但没有直接回答有关剂量、持续时间和体内影响的可逆性的问题。
• 使用了特定类型的颗粒和蛋白质冠状物；在真实环境中，冠状物的成分（血液、脑脊液、呼吸道黏液等）会发生变化，并随之产生生物效应。需要建立动物模型并进行人体生物监测。

这对风险评估和政策意味着什么

• 塑料毒性测试系统必须包括相关生物流体（血液、脑脊液）中的“电晕”阶段，否则我们会低估风险。
• 对于监管机构和行业而言，这有利于减少微塑料排放，加速开发对蛋白质电晕亲和力较低的材料，并投资于食品、空气和水中塑料的监测。评论强调，测量标准化和电晕计量是当务之急。

读者今天应该做什么

• 减少接触微塑料源：选择过滤后的自来水而非瓶装水，尽可能避免用塑料制品加热食物，使用低速洗涤/超细纤维过滤器清洗合成材料。（这些建议并非摘自本文，但与当前的风险评估一致。）

来源：Ashim J. 等人。蛋白质微塑性加冕复合物引发脑源性神经元和胶质细胞蛋白质组变化。环境科学与技术。https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146