一次性塑料制品中的酒精渗出物作为新兴的神经毒素：miR-330-3p/Acsl1通路对认知功能影响的证据

《Environmental Research》：Disposable Plastic-Alcohol Leachates as Emerging Neurotoxicants: Evidence for the miR-330-3p/Acsl1 Pathway in Cognitive Performance

一次性杯子泄漏物通过微塑料和全氟化合物加剧酒精诱导的神经毒性，导致大鼠海马体CA3神经元萎缩、血脑屏障破坏及认知功能损伤，机制涉及miR-330-3p/Acsl1信号通路异常。

　　

Jiahui Zhang|Xiaojun Ma|Xue Zhang|Kai Liu|Yali Wang|Junru Wang|Jing Wang|Yuyan Ding|Junhao Huo|Jinxin Zhang|Jiangping Li|Jiahui Zhang|Xiaojun Ma|Kai Liu|Yali Wang|Jing Wang|Junru Wang|Yuyan Ding|Junhao Huo|Jinxin Zhang

宁夏医科大学公共卫生学院流行病学与健康统计系，中国宁夏回族自治区银川市750004

摘要

长期饮酒通过神经毒性作用损害认知表现。最新研究表明，一次性杯子的化学渗出物可能会加剧这种毒性。本研究采用热解气相色谱/质谱（Py-GC/MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术分析了由酒精引起的一次性杯子渗出物。实验中，雄性大鼠每48小时通过口服给予相应的渗出物或纯酒精，持续8周。通过行为测试评估认知表现，并使用苏木精-伊红（H&E）染色和透射电子显微镜（TEM）观察海马形态。通过对miRNA-mRNA调控网络和蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络的整合分析，确定了/Acsl1轴作为关键调控途径，并通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）进行了验证。Py-GC/MS和LC-MS/MS分析发现，来自微塑料（MPs）和全氟及多氟烷基物质（PFASs）的化合物会迁移到酒精中，暴露于这些渗出物会导致海马结构改变，包括CA3锥体神经元萎缩和形态异常、血脑屏障（BBB）破坏以及线粒体肿胀，同时伴随认知表现的变化。这些发现表明，一次性塑料杯子的渗出物通过干扰/Acsl1信号通路加剧了酒精引起的神经毒性。

非标准缩写和缩略词：BBB = 血脑屏障；MPs = 微塑料；PVC = 聚氯乙烯；PA66 = 聚酰胺66；PFAS = 全氟及多氟烷基物质；PFUnDA = 全氟十一烷酸；PFBS = 全氟丁烷磺酸；NOR = 新物体识别；MWMT = 莫里斯水迷宫测试；H&E = 苏木精和伊红；TEM = 透射电子显微镜；DE = 差异表达；PPI = 蛋白质-蛋白质相互作用；qRT-PCR = 定量实时聚合酶链反应；GO = 基因本体；KEGG = 京都基因与基因组百科全书；Py-GC/MS = 热解气相色谱/质谱

引言

快速的城市化和消费者习惯的变化推动了食品配送、咖啡和快餐行业的扩张，从而导致一次性纸杯和塑料杯的使用量大幅增加。2024年，全球一次性杯子市场的价值为134.5亿美元，预计到2037年将达到316.3亿美元，2025-2037年的复合年增长率为6.8%^[1]。

最近的研究表明，从一次性杯子中饮用的饮料可能含有来自杯子材料的渗出物，包括微塑料（MPs）和氟化化合物^[2]。MPs在脊椎动物体内积累，导致多种生理紊乱，影响生殖^{[3, 4}、代谢^[5]和神经系统^{[6, 7}，越来越多的证据表明中枢神经系统（CNS）是MPs引起的神经毒性的特别脆弱目标^[8]。同样，全氟及多氟烷基物质（PFASs）因其化学稳定性和环境持久性而受到广泛研究，其毒性效应已被证实。大量的动物和流行病学研究将PFAS暴露与多种不良后果联系起来，包括肝毒性^[9]、肾毒性^[10]、生殖毒性^{[11, 12}和神经行为障碍^[13]。

一次性杯子中的化学物质迁移受多种因素影响，包括温度、接触时间、材料的物理化学性质以及接触的食物或溶剂的特性^[14]。实验表明，将涂有涂层的纸杯在95°C下浸泡20分钟，每升水中可释放数千个MPs^[15]。此外，酸性碳酸饮料比超纯水更能促进MPs的释放。由于极性差异，非水溶剂如酒精和食用油能更有效地溶解材料中的添加剂和污染物，从而增加有害物质的迁移和人类暴露的风险。使用乙醇作为食品接触材料中的迁移介质的研究也记录了显著的PFAS释放^[16]，这突显了解决这一问题的必要性。

在这些溶剂中，酒精需要特别关注，因为它作为一种饮料被广泛消费，并且同时具有促进化学物质迁移和本身具有神经毒性的双重作用。酒精是一种广泛消费的精神活性物质，其神经毒性效应已被充分证实^[17]。长期或过量摄入会促进神经元凋亡并损害认知功能，尤其是学习和记忆^[18]。持续饮酒与炎症通路的持续激活有关，导致全身炎症和多器官功能障碍^[19]。酒精引起的细胞因子释放和神经炎症可能破坏血脑屏障（BBB）的完整性，从而损害中枢神经系统^[20]。

尽管已经分别研究了一次性杯子使用和酒精暴露的神经毒性效应，但在生理相关条件下的联合影响仍大部分未被探索。鉴于它们在现实世界中的频繁共存，迫切需要系统地研究它们对中枢神经系统的联合影响。本研究旨在（i）系统地分析一次性纸杯和塑料杯中酒精渗出物的化学成分，（ii）评估它们对雄性大鼠模型的认知功能的影响，（iii）通过全面的转录组分析阐明潜在的神经毒性机制。

实验部分

实验中使用的白酒是中国宁夏固原市金米子酒厂生产的52%体积比的原浆中国蒸馏酒（baijiu）。一次性纸杯（带PE内衬）和塑料杯（PP）从宁夏银川市南部郊区的超市购买。将白酒放入一次性杯子（纸杯或塑料杯）中，在室温下静置30分钟，以收集渗出物。

含有酒精的一次性杯子渗出物

本研究使用Py-GC/MS技术检测了11种渗出物中的MPs。纸杯、塑料杯和酒精组中聚乙烯（PE）的浓度分别为0.0362、0.0501和0.0443 μg/g。最大差异（0.0139 μg/g）相对于平均水平（0.0435 μg/g）较小，表明各组之间的PE含量大致相当，这可能是由制造过程中的背景污染而非酒精引起的渗出造成的。

讨论

本研究表明，单独或与一次性纸杯或塑料杯的渗出物结合的酒精暴露会导致大鼠海马神经元损伤和认知表现改变，其中塑料组的组织病理学变化最为明显。组织学分析显示锥体神经元萎缩、形态异常和轻微的BBB破坏，直接证明了海马损伤。通过整合miRNA-seq、目标预测、mRNA-seq等技术

CRediT作者贡献声明

Xiaojun Ma：数据可视化、调查、正式分析。Xue Zhang：调查、正式分析。Jiangping Li：写作 - 审稿与编辑、监督、资源管理、概念构思。Jiahui Zhang：写作 - 初稿撰写、调查、概念构思。Kai Liu：调查、数据管理。Yali Wang：调查、数据管理。Junru Wang：写作 - 审稿与编辑。Junhao Huo：数据可视化。Jinxin Zhang：数据可视化。Jing Wang：写作 - 审稿与编辑。Yuyan Ding：数据验证

利益冲突声明

作者确认他们没有可能影响本研究结果或解释的财务或个人利益。

数据可用性

数据可应要求提供。

资金来源

本工作得到了开放竞争机制的支持，用于选拔宁夏医科大学关键研究项目的最佳候选人（项目编号：XJKF230203。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。