聚苯乙烯纳米塑料通过TSC2/TFEB介导的自噬体-溶酶体融合障碍触发帕金森病多巴胺能神经元焦亡

背景：帕金森病（PD）是一种散发性神经退行性疾病，发病率不断上升。环境毒素被认为是主要的病因因素。聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NPs）的日益使用引发了对其在PD中潜在神经毒性作用的担忧。目的：本研究旨在探讨PS-NPs对PD发生和进展的影响及其潜在机制。方法：采用生物发光成像、荧光观察、热裂解-气相色谱-质谱联用（Py-GCMs）、透射电子显微镜（TEM）和伊文思蓝染色评估PS-NPs对血脑屏障（BBB）的突破。为评估PS-NPs对PD的潜在促进作用，进行了30天重复口服给药研究，在体内评估行为变化和黑质多巴胺能神经元的改变。在PS-NPs干预后进行体外细胞毒性测定。采用蛋白质印迹和免疫荧光等分子生物学技术，在体内和体外分析焦亡和自噬-溶酶体通路相关蛋白。此外，利用蛋白质组学测序鉴定自噬-溶酶体通路（ALP）的上游调节因子，并分析调节该靶蛋白对ALP-焦亡通路的影响。结果：生物发光成像和Py-GCMs证实PS-NPs在1.5小时内进入大脑。伊文思蓝染色和TEM显示PS-NPs破坏了BBB。30天口服毒性实验显示，PS-NPs加重了行为异常并导致多巴胺能神经元丢失。蛋白质印迹和免疫荧光表明，PS-NPs在体内和体外诱导焦亡，破坏自噬流，降低参与自噬体-溶酶体融合的蛋白水平。此外，PS-NPs激活了雷帕霉素靶蛋白（mTOR）并抑制了转录因子EB（TFEB）的核转位。蛋白质组学测序鉴定出mTOR通路中结节性硬化症复合物2（TSC2）蛋白的缺乏。免疫共沉淀和考马斯亮蓝快速染色显示PS-NPs与TSC2蛋白结合，导致TSC1-TSC2复合物解体。结论：这些发现强调了PS-NPs通过TSC2-mTOR-TFEB轴破坏自噬体-溶酶体融合，从而触发蛋白降解障碍和多巴胺能神经元焦亡，加速PD的发生和进展。该分子机制可为纳米塑料的环境安全法规提供信息，并启发PD的治疗策略。