由于塑料的广泛使用和缓慢降解，微塑料（MPs）在各种环境介质中无处不在。随着人体肺组织、鼻灌洗液和痰液中检测到MPs的证据越来越多，作为MPs摄入的重要途径之一，呼吸道摄入对人体的危害逐渐引起广泛关注。空气中的MPs可能来自合成纺织纤维、污水、垃圾填埋场和轮胎磨损等来源。尽管空气中多磺酸盐污染严重，但空气中多磺酸盐的浓度尚未得到准确的量化。一项研究发现，中国北方城市空气中MPs的浓度为358±132 MPs m-3，高于东南部城市的230±94 MPs m-3。一项综述估计，MPs在室外空气中的浓度范围为1至1000 MPs m-3，在室内空气中的浓度范围为1至1583±1181 MPs m-3。此外，它还具有粒径小、吸附性强的特点，长期吸入含有MPs的空气可能会对人体的多种器官和系统造成伤害。
神经系统是人体最复杂、最敏感的系统之一，在维持正常的身体机能方面起着至关重要的作用。据报道，接触空气污染物会影响神经系统功能，包括诱发抑郁、情绪障碍和认知障碍。新兴环境污染物对神经系统的潜在损害引起了广泛关注。目前，MPs尚未在人脑中检测到，但动物实验研究发现，经消化道摄入MPs可引起神经损伤，破坏小鼠血脑屏障（BBB），诱导脑小胶质细胞活化和神经元损伤，并导致剂量依赖性认知能力下降。重要的是，很少有研究调查吸入MPs对哺乳动物造成的神经损伤，这种损伤的具体机制尚不清楚。确定所涉及的关键过程可以为预防和治疗吸入MPs引起的神经毒性提供有价值的见解。先前的流行病学和动物研究已经确定，肺部是空气污染有害影响的主要目标。大量研究支持肺损伤与神经系统功能之间的密切关系。例如，患有限制性或阻塞性肺损伤的人患痴呆症的风险更高。吸烟和肺部感染会增加多发性硬化症的风险。细颗粒物（PM2.5）已被证明会导致老鼠的认知能力下降。推测经呼吸道吸入的MPs可能通过造成肺损伤而影响神经系统功能。
LPS对小胶质细胞和海马神经元的影响（n = 5）（图源自Advanced Science ）
肺脑轴的概念由Alexander Flugel等人于2022年提出，其中肺菌群发挥了重要作用。在实验性肺自身免疫性脑脊髓炎的大鼠模型中，他们发现肺菌群可以通过产生更多的脂多糖（LPS）和影响大脑中的小胶质细胞来发挥免疫调节作用。也有人认为迷走神经可能是肺-脑轴的关键介质。间充质间质细胞诱导大脑背核释放血清素（5-HT），通过激活支配迷走神经的肺感觉神经元，减轻抑郁和焦虑样行为，然后将迷走神经投射到孤立束核。人体微生物群包括在人体内定植的所有微生物，主要分布在皮肤、肠、肺和其他部位。近年来，肠道菌群对各种疾病的影响已经得到了很好的确立，但对肺部菌群的研究仍然有限。越来越多的证据表明，肺菌群在促进肺部健康方面起着至关重要的作用。肺部菌群紊乱是哮喘、过敏性疾病和慢性阻塞性肺病的核心因素。此外，一项研究发现，23.7%的肺部病变与肺菌群的改变有关。最近的研究表明，呼吸暴露于MPs可导致肺菌群失衡。因此，研究假设肺-脑轴由肺菌群失衡介导，可能是吸入MPs诱导神经损伤的潜在机制。
研究采用气管滴注法建立小鼠PS-MPs吸入暴露模型。结果发现，5µm的PS-MPs在脑内没有积累，但小鼠的认知功能下降。通过RNA测序（RNA-seq）和16s核糖体RNA （rRNA）分析发现，吸入PS-MPs诱导的肺损伤和肺生态失调可能参与了认知能力下降的过程。从肺脑轴上推测，肺菌群紊乱和小胶质细胞M1极化导致的LPS生成增加可能在PS-MPs诱导的认知障碍中起关键作用。通过肺菌群移植（PFT）、LPS干预和细胞共培养实验来验证结果。研究旨在确定MPs呼吸暴露导致的认知障碍相关疾病的有效干预目标，并为MPs暴露人群神经毒性风险评估和早期预警提供理论依据。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202404966
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