《科学》刊文：血液中的微塑料可引起细胞阻塞而诱发脑血栓，并导致神经行为异常

在最近发表在科学进展

微塑料与人类健康   微塑料源于塑料降解，被认为是对人类和生态系统具有潜在健康风险的环境污染物。这些颗粒可以通过摄入、吸入或医疗设备进入人体。研究表明，微塑料可以跨越生物屏障，如血脑屏障，并与各种生理系统相互作用，包括免疫和心血管系统。

尽管纳米级塑料已经与神经疾病(例如，帕金森病相关的恶化的α-突触核蛋白病理学)和炎症相联系，微米级微塑料的影响仍不清楚。早先的研究表明，微塑料可以诱导免疫反应，改变细胞功能，影响血液灌注，潜在地导致器官功能障碍。然而，微塑料诱导的血管或神经破坏的具体机制，特别是在体内，知之甚少。

关于研究   该研究采用了各种体内和体外方法来研究微塑料如何影响小鼠的血流和神经行为功能。八周大的雄性小鼠被圈养在受控条件下，作为研究模型。研究人员给小鼠静脉注射了三种不同大小颗粒的荧光标记聚苯乙烯微塑料——5米(微米级)、2米和80纳米(纳米级)——其浓度旨在模拟人类的暴露水平。

该研究使用了先进的成像技术，包括激光散斑对比成像和微型双光子显微镜，以可视化脑血管内的微塑料。这些方法提供了微塑料在体内的转归和血管相互作用的高分辨率、实时踪迹。

还收集血样用于流式细胞术分析，以鉴定微塑料摄取和阻塞的免疫细胞。具体对荧光微塑料标记的细胞进行分类和表征，以了解免疫细胞(如中性粒细胞和巨噬细胞)在微塑料吞噬作用中的作用。吞噬作用改变了免疫细胞的形态，增加了它们的大小并降低了粒度，这导致了血管堵塞。

此外，还进行了行为实验，包括空场测验（open-field test）、Y型迷宫、旋转杆和悬杆试验，以评估微塑料对小鼠的神经行为影响。通过这些测试评估了微塑料暴露后的探索行为、记忆、运动协调和耐力。

还进行了激光散斑成像，以测量注射后不同时间点的脑血液灌注，从而确定微塑料是如何影响血管流量。成像、行为和细胞分析的结合提供了对微塑料如何与血管和神经系统相互作用的全面理解。

主要发现   该研究发现，摄入的微塑料使免疫细胞机械地被困在狭窄的脑血管中，从而破坏血管和神经行为功能。研究人员观察到充满微塑料的个体免疫细胞(称为MPL细胞)阻碍了血液流动，特别是在毛细血管中。

Fig. 1.. Blood vessels exhibit strong contrast and weak fluorescence signals in brain cortex imaging by using two-photon microscopy in living

这些阻塞在30分钟内就减少了脑血液灌注，在较小的血管中效果最显著。与传统的血凝块不同，这些堵塞源于细胞物理截留，而不是血小板活化或凝血级联机制。

行为实验表明，暴露于微塑料的小鼠表现出运动能力下降，记忆力受损，运动协调能力下降。空场和Y型迷宫测试显示运动速度和空间记忆显著下降，而旋转棒和悬棒测试显示运动技能和耐力下降。尽管神经行为障碍在四周内消失，但一些血管阻塞持续存在。

进一步的分析表明，较大的微塑料(5 µm)会造成长时间的阻塞，而较小的颗粒(2 µm和80 nm)会被较快地清除。流式细胞仪结果显示，吞噬微塑料改变了免疫细胞的形态和粘附特性，导致血管堵塞。这些发现表明，微塑料的大小、浓度以及与免疫细胞的相互作用是影响血管和神经健康的关键因素。

该研究强调了微塑料的潜在健康风险，特别是它们阻塞血管和扰乱大脑功能的能力。然而，作者强调说，由于小鼠和人类之间血管大小和生理上的差异，需要对人类进一步的研究。

结论   总之，这些发现揭示了微塑料通过脑血管中的免疫细胞截留来阻碍血流和损害神经行为功能的机制。还发现颗粒大小等因素也会影响这些效果，较小的微塑料造成的阻碍较少。

尽管微塑料导致的小鼠神经行为损伤在很大程度上是可逆的，但即使在行为恢复后，残余的血管阻塞仍然存在。这些发现强调了对微塑料带来的长期健康风险须进一步研究，特别是存在心血管疾病或血管狭窄的个体中。

 Journal reference:

 研究协作机构

• 1中国环境科学研究院环境标准与风险评估国家重点实验室，北京。
• 2北京大学未来技术学院分子医学研究所。
• 3北京大学南京转化医学研究所。
• 4美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学药理学和癌症生物学系。
• 5新加坡国立大学，新加坡。