吸入的有毒颗粒会从肺部进入大脑，且清除速度较慢
空气污染物是许多有毒成分的混合物，其中颗粒物（PMs），尤其是PM2.5和PM0.1等环境细颗粒物引起人们深深地担忧。很多流行病学与实验结果证实空气污染主要靶向肺和心血管系统。然而，最近的一些证据表明，大脑可能也是长时间暴露空气污染的靶标之一，可以导致神经退行性疾病和行为障碍症状等。PMs对大脑的影响仍藏在迷雾之中，同样经呼吸系统进入体内的PMs能否透过血脑屏障及其机制我们仍不得而知。探明PMs对大脑的影响，拼上此空缺知识的拼图，对于脑疾病的预防和治疗极具重要意义。
2022年6月22日，Yu Qi团队在PNAS上发表了题为Passage of exogeneous fine particles from the lung into the brain in humans and animals 的研究文章，研究团队在人类脑脊液中发现外源PMs，并首次在脑脊液中发现马来酸盐，一种于民间手工艺人每天处理不同类型的油漆中的物质，揭示了外源PMs可以进入人脑，并作为完整、凝聚的颗粒排出到脑脊液。随后，研究人员在患者血液标本中发现了外源性颗粒，提示外源性颗粒很能通过血液进入大脑中，尽管具体机制不明。为了明晰呼吸暴露外源性颗粒到达大脑的路径，研究人员采用气管内直接给药的方式将BALB/c小鼠暴露于标记的外源性颗粒，用TiO2（直径为10-30nm）模拟矿物颗粒，用carbon black（CB，直径为30-50nm）模拟人源颗粒。暴露24小时后，在暴露组肺泡中观察到标记的颗粒物伴随显著的肺泡损伤和炎症，同时观察到颗粒从肺泡向血液的侵袭，在体外血脑屏障模型中，颗粒暴露后ZO-1降低提示血脑屏障的损伤。值得注意的是，外源颗粒物在多脏器中被检测到，并且在小鼠大脑中的血脑屏障附近有相当多外源性颗粒的聚集，分析外源性颗粒在各脏器中的停留时间后发现，大脑中的外源性颗粒相比于普通脏器更难清除。
综上，该研究提出经呼吸暴露的纳米颗粒物可以穿过气血屏障，随血液在各组织中蓄积，尤其在血脑屏障周围聚集，损伤血脑屏障后进入大脑中，而颗粒物一旦进入大脑便难以清除，这表示颗粒物对脑组织具有更持久的毒性损害。这项发现为空气污染对中枢神经系统的威胁提供了新的证据，开拓了新的研究方向，对进一步阐释空气污染对人体各系统的威胁具有重要指导意义。
参考文献：Qi Y, Wei S, Xin T, et al. Passage of exogeneous fine particles from the lung into the brain in humans and animals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022;119(26):e2117083119.
撰写人：韩亚鹏/常伟