Nature子刊：这些生活中常见的化学物质正在破坏大脑发育

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来源：生物世界

作者：王聪

人类暴露于过多的环境化学物质中，其中大多数化学物质具有未知的毒性特征。然而，化学物质暴露可能会引发病理反应或加剧潜在的遗传因素，从而导致疾病。发育中的大脑对环境侵害尤其敏感，如果在发育的关键时期发生化学物质暴露，对儿童可能尤其有害。例如，重金属甲基汞和铅，以及工业化学品多氯联苯，已知会干扰大脑发育。

重要的是，神经发育障碍的患病率在过去十年中有所增加，包括自闭症和注意力缺陷多动症。然而，遗传因素本身并不能完全解释这种增加。因此，评估环境因素（包括化学物质暴露）如何促进或引发神经发育障碍已成为当务之急。

2024年3月25日，凯斯西储大学医学院的研究人员在Nature Neuroscience期刊发表了题为：Pervasive environmental chemicals impair oligodendrocyte development 的研究论文。

这项研究显示，两种在家庭中常见的化学物质——消毒剂中的季铵化合物，家具和建筑材料中的有机磷酸酯阻燃剂，或能干扰少突胶质细胞的发育。这些发现确定了少突胶质细胞发育过程中的毒理学脆弱性，并强调了对这些化合物对人类健康影响尤其是大脑发育的潜在影响进行更深入研究的必要性。

少突胶质细胞（Oligodendrocyte）通过生成髓磷脂（myelin），促进高效的神经元信息传递，并为神经元提供代谢和营养支持，这对于神经元功能和寿命至关重要。少突胶质细胞的发育受损或丢失会导致遗传性疾病（例如佩梅病）和炎症性疾病（例如多发性硬化症）等的显著认知和运动障碍。少突胶质细胞发生和髓磷脂形成都对人类环境化学物的暴露具有广泛的脆弱性。

少突胶质细胞从少突胶质祖细胞（OPC）开始发育，并在生命的前两年内加强。一旦成熟，少突胶质细胞将髓鞘化神经元，这一过程在婴儿期和儿童期达到顶峰，但会持续到青春期和成年期。因此，少突胶质细胞不仅在胎儿发育期间脆弱，而且在出生后很长时间内也是如此。

很少有环境化学物质（包括天然产物和工业化合物）被报道专门针对少突胶质细胞功能。环境中存在的绝大多数化学物质尚未被评估其对少突胶质细胞的毒性，部分原因是之前在高纯度和大规模捕获少突胶质细胞发育方面的挑战。

在这项研究中，Paul Tesar团队开发了一个毒性筛选平台，以评估1823种化学物质，这些化学物质属于快速扩张的环境污染物。他们在细胞培养皿中分析了这1823种化学物质对小鼠少突胶质细胞发育的影响。

结果显示，在这1823种化学物质，有292种物质被发现能杀死少突胶质细胞，另有47种会抑制少突胶质细胞的产生。

研究团队进一步确定了导致少突胶质细胞损伤的化学物质属于两个类别，一类是在部分消毒剂中发现的季铵化合物，它们能选择性杀死少突胶质细胞；另一类是在部分家具和建筑材料中发现的有机磷酸酯阻燃剂，它们能抑制少突胶质细胞发育。

研究团队进一步证实了两类化学物质在小鼠和人类产前皮质发3D类器官模型中都损害了少突胶质细胞的发育。

除了上述在实验室中进行的实验，研究团队还分析了美国疾控中心的“美国国家健康与营养研究调查”的数据。从2013年至2018年采集的数据显示，调查中3-11岁儿童的所有尿液样本中几乎都检出了阻燃剂代谢物BDCIPP（在1763名儿童的1753名儿童中检出），而且尿液中BDCIPP含量似乎在近年有递增趋势。研究团队指出，BDCIPP含量越高，提示对有机磷阻燃剂的暴露程度越高，而这与行走、跑步、跳跃等粗大运动功能障碍发病率高以及需要特殊教育有关。

总的来说，该研究全面评估了环境化学物质对少突胶质细胞发育的影响，发现两种家庭中常见的化学物质——消毒剂中的季铵化合物，家具和建筑材料中的有机磷酸酯阻燃剂，或能干扰少突胶质细胞的发育。这些发现确定了少突胶质细胞发育过程中的毒理学脆弱性，并强调了对这些化合物对人类健康影响尤其是大脑发育的潜在影响进行更深入研究的必要性。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41593-024-01599-2