纳米塑料诱导小胶质细胞激活介导小鼠认知功能障碍

【作者】 单姗； 赵秀兰；

【机构】 山东大学；

【摘要】 目的微塑料是全球范围广泛分布的环境污染物,近年来在多种人类样本中发现微塑料的存在,体内体外研究中显示了微塑料和纳米级塑料颗粒的多器官和系统毒性。啮齿动物经口摄入微塑料导致中枢神经系统(CNS)炎症以及认知功能障碍。近几十年来慢性神经退行性疾病的发病率持续升高,给社会带来了巨大的公共卫生和经济负担,认知功能障碍是渐进性发展的神经退行性疾病的典型特征。鉴于人类不可避免地暴露于微塑料污染,深入探讨微塑料诱导CNS炎症,以及在认知功能障碍发生中的作用及其潜在机制,对慢性神经退行性疾病的有效防控至关重要。材料和方法前期研究显示聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)可透过血脑屏障进入大脑,本研究首先体外观察了大脑小胶质细胞对PS-NPs的吞噬作用。8周龄成年雄性C57BL/6J小鼠短期暴露PS-NPs,停止暴露后持续喂养至中年期。结果小胶质细胞经多种途径内化PS-NPs,进入细胞内的PS-NPs无法完全清除。RNA-seq分析显示,PS-NPs暴露小胶质细胞可导致神经元活力下降,并与神经元突触功能改变及细胞死亡通路相关。暴露于PS-NPs的小鼠在中年期发生认知功能障碍,伴随焦虑水平增加。病理形态学显示大脑小胶质细胞M1极化和A1反应性星形胶质细胞形成,神经元和突触受损。进一步观察到小胶质细胞分泌的C1q沉积神经元突触增加、小胶质细胞对PSD 95吞噬增加。小鼠提前给予米诺环素,能明显减轻PS-NPs暴露导致的脑内小胶质细胞激活、星形胶质细胞A1形成和神经元损伤,以及PS-NPs引起的小胶质细胞对神经元突触的过度吞噬。结论 PS-NPs可经多种途径进入小胶质细胞,并导致炎性反应;小鼠暴露PS-NPs可形成持续进展的脑内炎症,导致中年小鼠认知功能障碍,抑制小胶质细胞激活有效减轻PS-NPs导致的大脑炎症及突触损伤。更多还原