塑料广泛应用于日常生活中，包括制造业、医疗器械、个人用品和包装材料。大多数塑料垃圾不易回收，导致在农田、海洋和水道中堆积。塑料可以通过机械磨损、紫外线辐射和生物降解分解成微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）。最近发现水、海盐、水产食品、工业磨料、个人护理产品甚至粮食作物中都发现了微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）；因此，微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）很容易通过食物、饮料和饮用水进入人类和动物体内。塑料对成年动物和人类健康的不良影响越来越受到关注。然而，其对胎儿神经发育的潜在毒性尚不清楚。由于胎儿处于快速新陈代谢和细胞增殖的重要时期，因此比成人更容易受到毒素的侵害。有研究表明多种纳米颗粒会引起妊娠并发症，部分涉及的胎儿宫内发育受限，直接导致死亡或终生患各种神经系统疾病（包括自闭症、精神分裂症、阿尔茨海默症、帕金森病和抑郁症）的风险增加。

2022年，华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院丁一副教授研究团队在《Environment International》（2021年最新影响因子为13.352）上发表了题为“Polystyrene micro- and nano-particle coexposure injures fetal thalamus by inducing ROS-mediated cell apoptosis”的研究论文。此论文为开放性文章（Open Access），丁一研究团队通过将孕鼠暴露于不同粒径大小和不同表面修饰的塑料颗粒，探究其对胎儿神经发育的影响，从而揭示人类精神病或神经退行性疾病的潜在发病原因。

研究团队使用无特定病原体（SPF）C57BL小鼠（8周），在怀孕的第一天起分组，用聚苯乙烯（PS）微塑料（MPs）（1 mg/天）、聚苯乙烯（PS）纳米塑料（NPs）（1 mg/天）、聚苯乙烯（PS）羧基修饰的NPs（NPs-COOH）（1 mg/天）或PS组合颗粒（1 mg/天NPs和1 mg/天MPs，或1 mg/天NPs-COOH和1 mg/天MPs）处理小鼠，通过灌胃连续17天，用带有荧光标记的聚苯乙烯（PS）颗粒用于研究其生物分布，而没有荧光标记的PS颗粒用于探索其毒性。研究流程图如图1所示。

图1. 本研究的流程图。实验处理的小鼠（n = 5）分别用PS微纳米颗粒单独或组合治疗，并以1 mg/天的剂量连续17天。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107362     

实验结果表明，PS微塑料（MPs）和纳米颗粒（NPs）主要出现在母鼠的消化道、脑、子宫和胎盘中，只有纳米颗粒（NPs）渗入到胎儿丘脑中。受累胎儿的丘脑转录组测序分析发现，PS纳米颗粒（NPs）和羧基修饰的NPs诱导的差异表达基因主要富集在氧化磷酸化和γ-氨基丁酸（GABA）突触功能相关通路。妊娠期间母体使用PS颗粒导致子代的焦虑样行为以及前额叶皮层和杏仁核中的γ-氨基丁酸（GABA）减少。抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）减轻了PS颗粒诱导的胎儿大脑中氧化损伤并挽救子代的焦虑样行为。此外，PS纳米颗粒在神经元细胞系中引起过多的活性氧（ROS）和细胞凋亡，而补充谷胱甘肽可以防止这种情况发生。这些结果表明，PS颗粒通过诱导胎儿大脑中氧化损伤和抑制的GABA合成对胎儿产生负面影响（见图2）。这些发现有助于估计PS颗粒对人类和动物健康的风险。 

图2. PS颗粒对胎盘和胎儿大脑的毒性机制示意图。MPs和NPs很容易通过食用的食物、饮料和饮用水进入人类和动物体内。塑料颗粒混合物通过血液循环进入子宫，并通过诱导活性氧（ROS）介导的细胞凋亡来破坏血液-胎盘屏障。在穿过血液-胎盘屏障后，PS纳米颗粒触发活性氧（ROS）的产生并增加γ-氨基丁酸（GABA）能神经元凋亡。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107362     

由于焦虑样行为被认为是自闭症、抑郁症、精神分裂症、阿尔茨海默症和帕金森病的促发因素，因此该研究对这些疾病潜在病因的寻找提供了新的思路。

参考资料：

1、我院丁一副教授研究团队揭示了塑料降解颗粒在精神或退行性神经疾病的潜在作用机制。华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院官网。链接网址：https://my.hzau.edu.cn/info/1029/10332.htm

2、Diqi Yang, Jiandi Zhu, Xiaoshu Zhou, Di Pan, Sha Nan, Ruiling Yin, Qianghui Lei, Ning Ma, Hongmei Zhu, Jianguo Chen, Li Han, Mingxing Ding, Yi Ding. Polystyrene micro- and nano-particle coexposure injures fetal thalamus by inducing ROS-mediated cell apoptosis. Environment International, 2022, 166, 107362. 链接网址：https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107362

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