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塑料污染已然成為全球面臨的最緊迫的環境威脅之一，而其釋放出的塑料碎片又會在物理、化學和生物的進一步降解后分解成為“更微小但更嚴重”的威脅，即微塑料或納米塑料。最近的研究發現，環境中的納米塑料污染水平不斷上升。
2023年11月17日，杜克大學Andrew B. West團隊在Science Adances 在線發表題為“Anionic nanoplastic contaminants promote Parkinson’s disease–associated α-synuclein aggregation”的研究論文，該研究發現陰離子納米塑料污染物通過與α-突觸核蛋白的兩親性和非淀粉樣成分(NAC)結構域的高親和力相互作用，有力地沉淀α-突觸核蛋白（α-synuclein）原纖維的形成和繁殖。納米塑料可以通過網格蛋白依賴的內吞作用在神經元中內化，引起輕度溶酶體損傷，減緩聚集的α-突觸核蛋白的降解。
在小鼠中，納米塑料與α-突觸核蛋白原纖維結合，加劇了α-突觸核蛋白病理在相互關聯的大腦脆弱區域的傳播，包括在黑質多 巴 胺能神經元中強烈誘導α-突觸核蛋白包涵體。這些結果為進一步探索納米塑料污染與帕金森病和相關癡呆相關的α-突觸核蛋白聚集之間的潛在聯系提供了線索。
世界范圍內塑料生產和廢物沉積的增加導致水和食物供應中的微塑料污染物。微塑料被定義為直徑小于5毫米的顆粒，也可以包括更小的納米塑料(小于1 μm)。一次性聚苯乙烯產品，如泡沫包裝材料、杯子和餐具，在很大程度上造成了廣泛的聚苯乙烯廢物，從而造成了整體的塑料污染。在海洋環境中發現的帶負電的小塑料顆粒，可能是紫外線輻射暴露和塑料侵蝕的結果。
在實驗研究中，陰離子聚苯乙烯納米塑料通過嵌入鈣粘蛋白二聚體，誘導內皮細胞滲漏，并可能損害哺乳動物的血腦屏障。最近的一項研究發現，聚苯乙烯塑料污染和其他幾種塑料一樣，在大多數接受測試的成年人的血液中循環。熱解質譜分析方法表明，在健康對照者分析的約四分之一的血液樣本中，聚苯乙烯的濃度在~1至超過4 μg/ml之間，盡管尚未確定大腦中納米塑料的粒徑。據報道，在模型中，聚苯乙烯納米塑料在大腦中積聚并滲透到薄壁組織中。丙烯酸乳膠微球(直徑0.02至0.2 μm)，通過顱內注射，已被廣泛用作神經逆行運輸示蹤劑。目前尚不清楚其他化學形式的納米塑料，包括帶電荷的聚苯乙烯，一旦這些污染物進入大腦，是否可以內化并在神經元中運輸。盡管如此，納米顆粒可以劫持部分內吞運輸途徑，從而可能沿著大腦中的不同回路行進。
納米塑性污染物在低化學計量下與單體α-突觸核蛋白復合物加速體外自發和種子形成（圖源自Science Advances ）
帕金森氏病(PD)及相關癡呆是世界上發展最快的神經系統疾病之一，其病理定義是大腦易損神經元中α-突觸核蛋白的積累。壽命延長、遺傳因素和長期暴露于主要未知來源的環境挑戰被懷疑是疾病風險和進展的主要驅動因素。α-突觸核蛋白通常是一種低分子量蛋白，但在PD影響的組織中，電鏡研究顯示，纖維結構與來自各種細胞器的受損脂質相互作用，如溶酶體和線粒體。體外研究表明，某些類型的帶電納米顆粒可以抑制α-突觸核蛋白原纖維成核和原纖維種子延伸。
在硅模型中發現α-突觸核蛋白的兩性和NAC結構域與陰離子納米塑料之間存在很強的相互作用（圖源自Science Advances ）
在預先形成的α-突觸核蛋白原纖維種子模型中，給神經元培養物和小鼠注射石墨烯納米顆粒(直徑小于100 nm)可減弱神經元中α-突觸核蛋白的聚集。相反，體外研究表明，由聚乙烯亞胺包被羧基修飾的聚苯乙烯納米顆粒組成的納米球可以增加α-突觸核蛋白成核。其他類型的顆粒表面，如二氧化硅或鋯，對α-突觸核蛋白纖維伸長有主要影響，并且是診斷α-突觸核蛋白種子測定的重要組成部分，用于檢測患者生物體液和組織中聚集的α-突觸核蛋白種子。
α-突觸核蛋白與神經元內納米塑性污染物病理相互作用的假設模型（圖源自Science Advances ）
隨著納米顆粒在環境中的增加，對α-突觸核蛋白病理生物學相關模型系統的研究，可能會為進一步探索哪種類型的納米顆粒作為PD的潛在毒素提供見解。在不同類型的塑料污染物中，環境中聚苯乙烯納米塑料從一次性塑料中增加，最近在血液中檢測到聚苯乙烯污染物，以及過去陰離子聚苯乙烯塑料破壞和穿過血腦屏障的報道，表明聚苯乙烯納米塑料是探索與α-突觸核蛋白相互作用的相關顆粒類型。本研究發現，陰離子聚苯乙烯納米塑料以低至亞納摩爾親和力與α-突觸核蛋白結合，快速促進α-突觸核蛋白原纖維在培養的神經元和完整野生型小鼠腦內多 巴 胺能神經元的形成和原纖維種子病理。
α-突觸核蛋白原纖維和納米塑料顆粒都以依賴網格蛋白的方式內化在神經元中，并在形成新的α-突觸核蛋白包涵體的溶酶體處收斂。雖然在小鼠中很少發生，但直接暴露于納米塑料本身可導致黑質多 巴 胺能神經元中成熟磷酸化α-突觸核蛋白包涵體的重新形成。這些結果強調了陰離子納米塑料中出現的潛在毒素，可以進一步探索，以更好地了解PD風險和進展中的可能作用。
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