本文转自：科研圈
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一项新研究发现，如果饮用水中含有微塑料颗粒，仅需2小时它们就能够穿透小鼠的血脑屏障，进入大脑。
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撰文 菡萏
这项由奥地利维也纳医科大学（Medical University of Vienna）领导，4月 19日发表于《纳米材料》（Nanomaterials）的研究指出，这可能会增加炎症、神经系统疾病以及神经退行性疾病的风险。此外，大脑遭到微塑料污染后还可能导致短期内的健康后果，如认知障碍、神经毒性和可能影响到行为的神经递质水平改变。
纳米塑料颗粒如何入脑
在这项研究中，研究者使用的是聚苯乙烯（PS）颗粒，这是一种常用于制造食品包装的塑料，过去较为常见的白色发泡饭盒就是聚苯乙烯制造的。此外，在建筑材料和包装材料中，这种塑料也较为常见。
实际上，微小塑料颗粒可以穿透肠道黏膜和血脑屏障并不是第一次被发现的新现象，但微塑料颗粒通过这些屏障的机制是一个复杂的过程。为了了解微米和纳米级塑料颗粒与人体环境的相互作用，并解答它们如何穿越血脑屏障的问题，维也纳医科大学的研究人员将三种不同尺寸的微米/纳米聚苯乙烯颗粒加入了无菌水中，令小鼠自由摄取。仅仅2小时后，小鼠的脑组织中就出现了携带绿色荧光染料的纳米级颗粒（0.293μm），而更大的微米级颗粒（9.55μm 和 1.14μm）则无法进入大脑。4小时后，这些纳米塑料颗粒的数量开始降低。
小鼠大脑的免疫荧光图像。其中蓝色代表脑细胞的细胞核，箭头标示了带有绿色荧光的纳米塑料颗粒。左上为对照组，其余为摄入塑料颗粒组。来源：论文
接下来，研究使用DOPC双分子层作为模拟膜，通过分子动力学模拟来研究纳米塑料颗粒如何穿过血脑屏障。DOPC是一种主要存在于人体中的磷脂，也被广泛用作血脑屏障等模型的简单有效模拟物。如果这种颗粒与生物体液中的蛋白质、糖类和其他分子相互作用形成一层类似日冕的“生物分子电晕”（biomolecular corona，也叫做生物相容性层），就有可能促进纳米颗粒与血管内皮细胞间的相互作用，帮助塑料颗粒穿过血脑屏障。
在模拟中，研究者将聚苯乙烯颗粒度大小设定为5nm，并为其设计了由蛋白质或胆固醇组成的生物分子电晕。计算机模拟显示，在靠近DOPC双分子层会后，带有胆固醇生物分子电晕的聚苯乙烯颗粒会自发地扩散到双分子层的疏水核心中，随后胆固醇分子会逐渐从聚苯乙烯颗粒上解离。最终，聚苯乙烯颗粒被吸收进膜，并交汇进入神经组织。
计算机模拟展示了在胆固醇分子（浅灰色）包围下的塑料颗粒（深灰色）进入DOPC 双分子层（绿色为亲水基团，橙色为疏水部分）的过程。来源：论文
无孔不入
这项新研究侧重于饮用水中微塑料的影响，但这不是我们摄入塑料的唯一方式。2022年1月发表于《纳米通讯》（Nano Letters）上的一项由中国学者领导的研究发现，含有纳米塑料颗粒的气溶胶经小鼠鼻腔吸入后，会在其大脑中沉积，并会抑制乙酰胆碱活性产生显著的神经毒性，令小鼠活动减少。口罩也是微塑料纤维的释放源头：一项中国科学院领导的研究显示，除去N95口罩，普通外科口罩、棉口罩、时尚口罩、活性炭口罩等种类产生的微塑料都比它们过滤掉的要多。
通过进食摄入塑料就更为常见了。不论是外卖中常用的塑料餐盒还是一次性纸杯，还是我们常吃的啤酒、蜂蜜、鱼类和贝类，都被证实会将塑料带进我们的消化道中。甚至有研究计算出我们每周摄入的塑料相当于吃掉一张信用卡。就像血脑屏障一样，胃肠道屏障也容易受到纳米塑料的干扰，这些纳米级塑料颗粒可能会干扰线粒体的能量产生，引发机体炎症和氧化应激反应，导致身体无法修复自身损伤。
美国哈佛大学（Harvard University）和罗格斯大学（Rutgers University）从事纳米科学与环境生物工程研究的学者Philip Demokritou发现，微塑料的存在会对脂肪吸收带来健康上的负面影响，与脂肪一起摄入的微塑料颗粒会令前者的生物利用度增加一倍，这意味着会有更多的脂肪进入血液。此外，纳米塑料还会导致小肠渗透性增加，这可能导致肠道内的各种物质从消化道中逸出，直接作用于其他组织。
很明显，塑料已经渗透进了人体的大部分组织，我们的血液、器官、胎盘、母乳和胃肠道系统都已沦陷。尽管我们还不完全了解塑料具体是怎样影响我们不同的身体部位的，但在各种类型的塑料中发现的多种化学物质都是已知的致癌物和激素干扰物，与肥胖、糖尿病、生殖障碍、胎儿神经损伤等负面的健康结果有关。
目前，越来越多的研究开始解答塑料如何与我们身体中的细胞和分子相互作用，可能带来怎样的健康后果的谜题。但全球塑料生产仍在加速，塑料监管政策仍与科学和公众舆论脱节。在塑料重重包围下保护人类健康，仍是一项艰巨但重要的任务。
主要论文信息：
Kopatz, V.; Wen, K.; Kovács, T.; Keimowitz, A.S.; Pichler, V.; Widder, J.; Vethaak, A.D.; Hollóczki, O.; Kenner, L. Micro- and Nanoplastics Breach the Blood–Brain Barrier (BBB): Biomolecular Corona’s Role Revealed.Nanomaterials2023,13, 1404. https://doi.org/10.3390/nano13081404
主要参考资料：
https://www.theguardian.com/commentisfree/2023/may/01/plastic-is-already-in-blood-breast-milk-and-placentas-now-it-may-be-in-our-brains
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35089039/
