张志珺教授团队最新研究成果在国际权威期刊发表

最新报道

东南大学附属中大医院

张志珺教授团队

在《Journal of hazardous materials》

发表最新研究成果

· 国际资讯·

近日，东南大学附属中大医院神经内科张志珺教授团队在Journal of hazardous materials《有害物质杂志》（IF12.2；中科院/JCR双一区）在线发表了题为Blood-brain barrier damage accelerates the accumulation of micro- and nanoplastics in the human central nervous system（血脑屏障损伤加速微塑料/纳米塑料颗粒进入人类中枢神经系统）的论著。

该研究首次证实人类脑脊液中存在特异性4种微纳米塑料（micro- and nanoplastics, MNPs）颗粒，中枢神经系统感染导致血脑屏障破坏可加速特异性MNPs在脑脊液中蓄积。

东南大学附属中大医院谢健博士为该文第一作者，通讯作者吴迪博士和张志珺教授共同推进本研究的实施与进展。本研究获得国家自然科学基金及中大医院科研启动金等资助。

研究背景

图1 中枢神经系统感染可引起血脑屏障损伤，进而改变脑脊液内MNPs的分布特征及含量。

随着塑料制品的广泛使用，塑料污染已成为威胁人类健康及破坏生态环境的重要因素。人类每年约产生20.1亿吨城市固体废弃物，其中约12%为塑料垃圾。废弃塑料在多种物理、化学及生物因素作用下逐渐被降解成不可见塑料颗粒，包括微塑料颗粒（直径小于5mm）、纳米塑料（直径小于1μm）颗粒。近期普利茅斯大学的Richard C. Thompson等研究人员在《Science》发表的综述中强调，MNPs广泛分布于全球各生态环境中（图2）。此外，MNPs亦广泛存在于饮水及动植物体内，并通过食物链等被人类摄入。因此，MNPs已成为影响生态及人类健康不可忽视的问题。人类各组织脏器，包括呼吸道、消化道、泌尿道、血液系统及泌尿生殖系统均被检测到MNPs的存在（图3）。通过饲养、静脉或鼻腔吸入方式给予小鼠MNPs，最早2小时后即可检测到MNPs存在于脑组织。长期暴露于聚苯乙烯(Polystyrene, PS) 纳米颗粒可损害小鼠认知功能或诱导焦虑抑郁行为，并出现脑内小胶质细胞活化及神经元损伤。此外，新近研究发现PS-NPs可与α突触核蛋白纤维相结合，进而加速小鼠多巴胺能神经元内α突触核蛋白的聚集。然而，目前仍缺乏直接证据证实人类中枢神经系统存在MNPs。因此本研究首先确定人类脑脊液是否存在MNPs，并深入对比分析中枢神经系统感染患者和非感染患者脑脊液中MNPs定性定量特征。

图2 不同生态环境中MNPs的定量分析结果[doi: 10.1126/science.adl2746.]

图3 人体MNPs摄入途径（蓝色）及多组织器官内MNPs浓度检测结果（红色）[doi: 10.1126/science.adl2746.]

研究发现

本研究共纳入确诊中枢神经系统感染患者、排除中枢神经系统感染和其他严重脑器质性疾病对照患者各14名，通过腰椎穿刺收集受试者脑脊液，完成样本常规、生化、免疫等指标检测，同步使用热裂解-气相色谱/质谱联用法定性定量检测受试者脑脊液中11种常见微塑料（聚苯乙烯-PS，聚乙烯-PE，聚丙烯-PP，聚氯乙烯-PVC，聚甲基丙烯酸甲醋-PMMA，聚碳酸脂-PC，聚对苯二甲酸乙二醇醋-PET，聚已内酰胺-PA6，聚己二酰己二胺-PA66，聚乳酸-PLA，聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯-PBAT），结果显示脑脊液内仅检出PS、PE、PP及PVC四种颗粒，其中PE及PVC的浓度显著高于PS及PP（图4A）。进一步亚组分析显示中枢神经系统感染组患者脑脊液中PP及PE的浓度明显高于非感染组患者（图4B-C）。采用激光红外成像技术对脑脊液内所有颗粒进行粒径及定性分析。结果提示脑脊液内存在数十种颗粒物，包括有机物及无机物颗粒，其中大部分颗粒物直径低于100μm。通过扫描电镜可清晰显示脑脊液内PE、PP及PVC颗粒（图5A-C）。

图4对比分析中枢神经系统感染组与非感染组脑脊液MNPs定量检测结果

图5 脑脊液中MNPs定性检测及扫描电镜成像

脑脊液白蛋白指数（CSF albumin index, CSF-AI）可间接反应血脑屏障通透性，中枢神经系统感染组CSF-AI显著高于非感染组。相关性分析显示脑脊液内PP和PE浓度均与CSF-AI显著正相关（图6 A-B），而非PS、PVC（图6 C-D），提示中枢神经系统感染所致血脑屏障损伤可增加PP及PE在脑脊液内蓄积量。CSF-AI水平与脑脊液细胞因子IL-6水平显著正相关（图6 E-F）；PE含量与IL-6和IL-8水平均显著正相关，而PP含量与IL-6水平呈显著正相关（图6G-I）。中枢感染性炎症可同时增加细胞因子释放、破坏血脑屏障结构完整性，进一步通控制血脑屏障通透性对MNPs浓度的影响后的偏相关分析结果显示，PE与IL-6和IL-8以及PP与IL-6均无显著相关性（图6G-I），提示MNPs可能对脑脊液炎症因子水平无显著影响。

图6 脑脊液MNPs含量与血脑屏障损伤、炎症指标相关性分析

研究意义

本研究首次证实了人类脑脊液中存在MNPs，且仅检测到PS、PE、PP及PVC四种常见微塑料颗粒，因此人类中枢神经系统可能具备选择性调控MNPs进出的机制或MNPs颗粒不同理化特性可能影响其血脑屏障透过性。中枢神经系统感染可降低血脑屏障结构的完整性，本研究发现血脑屏障受损可易化PE及PP进入中枢神经系统，而对PS及PVC渗透率无显著影响。此外，本研究未发现脑脊液内MNPs浓度与细胞因子存在显著相关性，因此日常生活所接触的MNPs可能不足以引起中枢炎症因子显著的上调。然而，MNPs选择性跨越血脑屏障机制、潜在神经毒性作用仍需深入探索。长期暴露于MNPs对人类中枢的损害不容忽视，本研究提供MNPs在人类中枢神经系统蓄积的直接临床证据及定性定量数据参考，有助于后期MNPs跨越血脑屏障及中枢损伤机制的研究。

论文链接：

主要作者简介

张志珺

张志珺，博士（英国Sheffield大学医学院PhD），主任医师，教授，东南大学首席教授，东南大学神经精神医学研究所所长，国家杰出青年基金获得者，享受政府特殊津贴，国家卫生计生突出贡献中青年专家，中国杰出神经内科医师，先后获得国家级科研项目20余项，排名第一的省部级一等奖4项，发表SCI收录论文300余篇，尤其围绕情感认知障碍诊断生物标记物筛选确定和发病机制研究与神经调控干预取得了系列创新成果，获得中国发明专利授权十余项，2014年始连续十次获得“中国高被引学者”，入围全球神经科学top2%影响力学者，全球top2%顶尖科学家榜单等。

吴 迪

吴迪，东南大学附属中大医院神经内科主治医师，博士。现任江苏省医学会神经病学分会感染与免疫学组、罕见病学组秘书，罕见病学分会神经学组委员，南京市医学会神经病学分会罕见病学组秘书。专长于骨骼肌、周围神经、皮肤神经活检及病理解读，专注神经肌肉病、神经免疫病诊治。主持国家自然科学青年基金项目一项，并作为项目组第一成员参与国家自然基金重大研究计划（培育项目）和中美国际合作交流等重大课题。发表SCI、核心收录第一/通讯作者论文20余篇，研究成果获华夏医学科技奖二等奖、江苏省预防医学会科技奖一等奖等。

谢 健

谢健，博士，2023年毕业于东南大学医学院，获得神经病学PhD学位，师从张志珺教授。2023年至今就职于中大医院神经内科。目前主要研究方向为脑血管病基础及临床，主持科研项目4项，包括国自然科学青年基金、江苏省青年基金等，发表第一作者SCI收录论文5篇。

小编团队

策划&审核| 程守勤

编排 | 王倩

校对 | 刘敏

配合 | 科技处

中大医院融媒体中心 出品

震惊！用干电池导电液、狗尾巴草点痣，结果……

年轻网红突发脑溢血去世，警惕这些信号……

吴国球教授团队环状RNA研究取得新进展

关键词： 张志 教授 期刊