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簡(jiǎn)介：納米材料因其體積小、用途廣泛等特點(diǎn)，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，納米材料也會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生意想不到的不利影響。 神經(jīng)系統(tǒng)暴露于納米材料會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙和神經(jīng)退行性疾病。許多研究采用各種動(dòng)物模型來(lái)評(píng)估納米材料的神經(jīng)毒性作用。斑馬魚因其良好的神經(jīng)系統(tǒng)特征、高效的基因組編輯、方便的轉(zhuǎn)基因品系生成、高分辨率體內(nèi)成像和一系列行為分析等優(yōu)勢(shì)，已成為神經(jīng)毒性研究的一個(gè)有吸引力的動(dòng)物模型。總結(jié)了最近使用斑馬魚對(duì)納米材料，特別是工程納米材料和納米塑料的神經(jīng)毒性效應(yīng)的研究，并討論了斑馬魚模型在神經(jīng)毒性研究中的優(yōu)勢(shì)和局限性。

關(guān)鍵詞：納米材料  聚苯乙烯納米材料  工程納米材料  斑馬魚  動(dòng)物模型  神經(jīng)毒性

簡(jiǎn)介：納米材料由有機(jī)、無(wú)機(jī)或有機(jī)金屬材料組成的納米尺寸材料，可分為天然、偶然和工程納米材料 (ENM)。由于尺寸小，具有不同尋常的特性，可應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如納米生物技術(shù)或納米醫(yī)學(xué)。由于獨(dú)特的性質(zhì)對(duì)納米材料安全性的擔(dān)憂也在增加。納米材料可以通過(guò)多種途徑進(jìn)入人體，例如消耗納米產(chǎn)品或吸入偶然的納米材料。體內(nèi)的納米材料可能穿過(guò)生物屏障穿透各種器官，并與固有的生物系統(tǒng)相互作用意味著它們會(huì)意外地造成不良影響。特別是暴露于人體的納米材料可以從鼻子、肺、胃腸道或皮膚轉(zhuǎn)移到通過(guò)血液和淋巴系統(tǒng)到達(dá)大腦，并可能導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙和神經(jīng)退行性疾病。大量研究報(bào)告了納米材料的神經(jīng)毒性效應(yīng)主要集中在ENM上。納米塑料（NPs）是納米毒性的另一類重要納米材料，是由塑料廢物通過(guò)風(fēng)化作用偶然形成的。基于它們的定義、物理化學(xué)性質(zhì)以及環(huán)境命運(yùn)和行為，它們與 ENM 不同。除了細(xì)胞研究外，使用適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型進(jìn)行毒性評(píng)估是必不可少的。已采用各種動(dòng)物模型來(lái)證明納米材料通過(guò)多種病因引起神經(jīng)功能障礙和相關(guān)疾病，例如炎癥、氧化應(yīng)激、DNA 損傷和神經(jīng)元死亡。ENMs的神經(jīng)毒性主要通過(guò)嚙齒動(dòng)物模型（如小鼠或大鼠）進(jìn)行評(píng)估，而NPs的神經(jīng)毒性則通過(guò)魚類模型進(jìn)行評(píng)估。在動(dòng)物模型中，小鼠是最受歡迎的神經(jīng)毒性動(dòng)物模型之一：它具有復(fù)雜行為分析的優(yōu)勢(shì)，與人類同源的器官和基因以及各種遺傳工具和疾病模型具有高度相似性，但實(shí)驗(yàn)成本低，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng) , 倫理問(wèn)題是它作為動(dòng)物模型的局限性。另一種用于神經(jīng)毒性研究的新興動(dòng)物模型是斑馬魚，它在評(píng)估納米材料對(duì) ENM 和 NPs 的神經(jīng)學(xué)影響方面具有若干優(yōu)勢(shì)，包括神經(jīng)行為、神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)功能測(cè)定。盡管使用斑馬魚對(duì)納米材料的神經(jīng)毒性研究仍處于初級(jí)階段但它們?cè)诓煌难芯款I(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用。討論了以斑馬魚為動(dòng)物模型的人類納米材料神經(jīng)毒性的最新研究并提出了進(jìn)一步神經(jīng)毒性研究的方向。

納米材料在動(dòng)物模型中的神經(jīng)毒性：由于形態(tài)、物理化學(xué)和生物學(xué)特性，ENMs 和 NPs 都可能對(duì)健康產(chǎn)生不利影響。暴露于神經(jīng)系統(tǒng)的納米材料可能會(huì)誘發(fā)神經(jīng)元失調(diào)并最終導(dǎo)致相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，包括嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默病 (AD)、帕金森病 (PD) 和亨廷頓病。討論了納米材料的特性與其毒性之間的相關(guān)性，并總結(jié)了最近使用動(dòng)物模型（不包括斑馬魚）對(duì)ENMs和NPs引起的神經(jīng)功能障礙的研究。

ENMs的特性和毒性：ENM是人類有意設(shè)計(jì)或生產(chǎn)的納米材料，包括金屬和金屬氧化物納米顆粒。環(huán)境管理系統(tǒng)的多樣性、復(fù)雜性和復(fù)雜性得到了顯著改善，導(dǎo)致其應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括食品工業(yè)、化妝品、體育、紡織和醫(yī)藥。ENM也可能與神經(jīng)系統(tǒng)中的非目標(biāo)生物實(shí)體相互作用最終導(dǎo)致認(rèn)知障礙和神經(jīng)退行性疾病，突出其獨(dú)特的雙刃特征。ENM的形態(tài)特征是指具有一個(gè)或多個(gè)維度的小于或等于100nm的納米材料。形態(tài)特征（如大小和形狀）可能影響ENM與生物系統(tǒng)的相互作用，包括內(nèi)吞作用、生物分子吸收或器官分布。小鼠體內(nèi)氧化鐵磁性納米粒子 (IOMNs) 的毒理學(xué)研究表明器官分布具有大小依賴性，較小尺寸的 IONMs 穿透更深并誘導(dǎo)與氧化應(yīng)激和代謝過(guò)程相關(guān)的基因表達(dá)顯著變化。基于銀納米粒子 (AgNPs) 的毒理學(xué)研究還表明，較小的尺寸會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激或金屬離子釋放來(lái)增加毒性。此外，ENM 的形狀會(huì)影響它們的毒性，阻礙它們的清除。

ENM的物理化學(xué)特性（如組成、電荷、疏水性、表面官能團(tuán)等）是決定其命運(yùn)的關(guān)鍵因素，與毒性密切相關(guān)。金屬基 ENM 的命運(yùn)會(huì)受到各種因素的影響，例如 pH 值、溫度、離子強(qiáng)度、溶解氧和天然有機(jī)物，所有這些都會(huì)影響它們的毒性。例如，金屬離子可能通過(guò)酸性pH從金屬基ENM（ZnO或Ag）中釋放，可能對(duì)生物體造成毒性。AgNPs的毒理學(xué)研究表明氧水平或pH值會(huì)加速AgNPs表面銀離子的釋放，可能導(dǎo)致氧化應(yīng)激或炎癥反應(yīng)。表面電荷和疏水性也會(huì)影響 ENMs 的毒性。 帶正電荷或疏水的 ENM 比帶負(fù)電荷的 ENM 或親水 ENM 更容易被細(xì)胞內(nèi)化并誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、自噬和細(xì)胞凋亡。ENMs 的這些形態(tài)和物理化學(xué)特性使它們能夠與蛋白質(zhì)、膜、磷脂、細(xì)胞器或 DNA 等生物成分積極相互作用從而誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)攝取、組織穿透、分布和器官積累對(duì)生物體產(chǎn)生不利影響。蛋白質(zhì)電暈的形成可以改變與生物實(shí)體的相互作用及其毒理學(xué)效應(yīng)。需要將ENM與不同生物成分的相互作用視為了解其毒理學(xué)效應(yīng)的重要特征。

ENMs在動(dòng)物模型中的體內(nèi)神經(jīng)毒性：已經(jīng)在細(xì)胞系中研究了具有不同形態(tài)、物理化學(xué)特征和生物相互作用的 ENM 的神經(jīng)毒性作用。二氧化硅納米粒子 (SiO2-NPs) 影響神經(jīng)元 PC12 細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡和多巴胺表達(dá)，氧化鋅納米粒子 (nano-ZnO) 破壞神經(jīng)元 PC12細(xì)胞增殖。與使用神經(jīng)元細(xì)胞系進(jìn)行的大量關(guān)于ENM對(duì)特定神經(jīng)元細(xì)胞損傷的關(guān)鍵研究相比，體內(nèi)研究仍然有限。除嚙齒動(dòng)物模型（如小鼠和大鼠）外，包括蠕蟲（秀麗隱桿線蟲、秀麗隱桿蟲）、蒼蠅（果蠅、黑腹果蠅）或斑馬魚在內(nèi)的幾種動(dòng)物模型已被最常用于神經(jīng)毒性研究。嚙齒動(dòng)物作為最流行的神經(jīng)毒理學(xué)模型，觀察到各種神經(jīng)學(xué)效應(yīng)，包括 ENM 易位到神經(jīng)系統(tǒng)、活性氧 (ROS) 生成、炎癥和器官反應(yīng)。AgNPs轉(zhuǎn)移到小鼠模型的大腦會(huì)造成有害影響，如長(zhǎng)期記憶障礙。暴露于 TiO2、ZnO 或 Al2O3 納米顆粒的小鼠大腦表現(xiàn)出大腦皮層中多巴胺和去甲腎上腺素和氧化應(yīng)激的增加。小鼠大腦中的 AgNP 治療導(dǎo)致乙酰膽堿酯酶、多巴胺和血清素的消耗。Fe3O4 納米顆粒在大鼠腦的紋狀體和海馬中積累，并導(dǎo)致神經(jīng)元活力和氧化應(yīng)激降低。TiO2納米顆粒（TiO2 NP）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激由p38-Nrf2信號(hào)通路介導(dǎo)，伴隨著炎性細(xì)胞浸潤(rùn)到小鼠大腦和破裂的神經(jīng)細(xì)胞中。嚙齒動(dòng)物模型允許分析ENM暴露的各種影響，例如神經(jīng)毒性的分子機(jī)制和神經(jīng)遞質(zhì)變化。嚙齒動(dòng)物模型還可以根據(jù)器官反應(yīng)評(píng)估代際影響的風(fēng)險(xiǎn)。小鼠妊娠和哺乳期暴露的TiO2 NP會(huì)誘導(dǎo)小鼠后代海馬的凋亡和神經(jīng)發(fā)生減少，損害記憶和學(xué)習(xí)，以及后代小鼠的大腦發(fā)育和認(rèn)知障礙。

非嚙齒動(dòng)物模型，如黑腹果蠅、秀麗隱桿線蟲或斑馬魚，正在成為傳統(tǒng)嚙齒動(dòng)物模型的有價(jià)值替代品，允許利用多種分子和遺傳工具。黑腹果蠅具有多種優(yōu)勢(shì)，例如易于區(qū)分的表型陣列、易于進(jìn)行基因操作與人類致病基因的相似性高于 70%以及倫理問(wèn)題少等優(yōu)勢(shì)。暴露于 AgNPs 和 ZnO 納米顆粒可誘導(dǎo)黑腹果蠅神經(jīng)毒性，例如神經(jīng)母細(xì)胞畸形和神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)。黑腹果蠅的多種神經(jīng)退行性疾病模型可用于研究神經(jīng)系統(tǒng)影響，例如運(yùn)動(dòng)障礙和神經(jīng)毒性反應(yīng)，用于神經(jīng)毒性研究。秀麗隱桿線蟲包含幾乎所有涉及哺乳動(dòng)物神經(jīng)遞質(zhì)的基因家族，神經(jīng)元損傷和神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)再生可以用熒光標(biāo)記物可視化。長(zhǎng)期暴露于 Al2O3 納米顆粒 (Al2O3-NPs) 可導(dǎo)致秀麗隱桿線蟲運(yùn)動(dòng)行為、應(yīng)激反應(yīng)和氧化應(yīng)激下降。Al2O3-NPs 通過(guò)影響秀麗隱桿線蟲的谷氨酸能、5-羥色胺能和多巴胺能系統(tǒng)來(lái)影響運(yùn)動(dòng)行為。

NPs 在體內(nèi)動(dòng)物模型中的神經(jīng)毒性：盡管提出了納米塑料的風(fēng)險(xiǎn)，但已對(duì)有限類型的塑料（包括PS）進(jìn)行了測(cè)試，只有少數(shù)研究報(bào)告了使用嚙齒動(dòng)物模型的NP誘導(dǎo)的神經(jīng)效應(yīng)，這與許多ENM神經(jīng)毒性研究不同。主要使用細(xì)胞系或非嚙齒動(dòng)物模型進(jìn)行研究NPs的神經(jīng)毒性。暴露于聚苯乙烯納米塑料（PSNP）的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞顯示出突起生長(zhǎng)收縮、細(xì)胞核形態(tài)改變和腫脹以及細(xì)胞內(nèi)成分溢出。PSNP通過(guò)小泡介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被SH-SY5Y細(xì)胞內(nèi)化，并可誘導(dǎo)錯(cuò)誤的細(xì)胞凋亡。對(duì)秀麗隱桿線蟲中NPs 的神經(jīng)毒理學(xué)研究表明，PSNPs 誘導(dǎo) ROS 產(chǎn)生和線粒體損傷從而抑制體長(zhǎng)、身體彎曲和多巴胺含量。主要利用海洋生物來(lái)評(píng)估NPs的神經(jīng)毒性。 幾項(xiàng)魚模型研究表明PSNPs 在大腦中積累并誘導(dǎo)不利的神經(jīng)系統(tǒng)影響，例如大腦體重減輕、乙酰膽堿酯酶 (AChE) 抑制和行為變化，表明 NPs 也可以誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。在各種動(dòng)物模型中，斑馬魚模型是評(píng)估 NPs 神經(jīng)效應(yīng)的流行模型之一。 下面將進(jìn)一步討論使用斑馬魚作為 NPs 神經(jīng)毒理學(xué)研究的動(dòng)物模型的特征、優(yōu)勢(shì)、局限性和未來(lái)方向。

圖 1 具有不同形態(tài)和特征的ENMs和NP代表的納米材料的物理化學(xué)特征以及用于驗(yàn)證其神經(jīng)毒性的各種動(dòng)物模型。

斑馬魚作為神經(jīng)毒性研究體內(nèi)動(dòng)物模型的優(yōu)勢(shì)：從遺傳學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的基礎(chǔ)研究到人類疾病的治療應(yīng)用和藥物發(fā)現(xiàn)，斑馬魚已被廣泛用作基本的動(dòng)物模型。斑馬魚作為驗(yàn)證新制造的化學(xué)品和納米材料毒性的強(qiáng)大模型系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注。

斑馬魚神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)化學(xué)：斑馬魚大腦的神經(jīng)元組成、神經(jīng)化學(xué)和代謝在人類和哺乳動(dòng)物中高度保守。斑馬魚大腦發(fā)育過(guò)程中神經(jīng)管在受精后12小時(shí)（hpf）開始形成，16 hpf可清晰區(qū)分前腦（端腦和間腦）、中腦（中腦）和后腦（菱形腦）。斑馬魚的大腦區(qū)域與人類大腦的新皮質(zhì)、海馬和杏仁核類似，位于前腦皮層，主要負(fù)責(zé)認(rèn)知、記憶功能以及恐懼和焦慮等情緒。下丘腦、韁核和松果體主要參與控制每一種感覺沖動(dòng)、生殖行為和晝夜節(jié)律。

圖2.說(shuō)明斑馬魚BBB、仔魚和成年腦的結(jié)構(gòu)以及PSNP的神經(jīng)毒性作用示意圖。

大腦通過(guò)神經(jīng)遞質(zhì)傳遞信號(hào)來(lái)處理各種生物活動(dòng)所必需的信息，這些神經(jīng)遞質(zhì)充當(dāng)每個(gè)神經(jīng)元分泌的興奮劑、抑制劑和神經(jīng)調(diào)節(jié)劑。興奮性神經(jīng)遞質(zhì)包括谷氨酸和乙酰膽堿，抑制性神經(jīng)遞素包括甘氨酸和γ-氨基丁酸（GABA），單胺類神經(jīng)遞質(zhì)家族包括5-羥色胺、組胺和兒茶酚胺，包括多巴胺、腎上腺素（腎上腺素）和去甲腎上腺素。發(fā)育中的斑馬魚大腦中 GABA 能、谷氨酸能、5-羥色胺能和兒茶酚胺能神經(jīng)元的分化非常迅速，幾乎在受精后 2-3 天 (dpf) 完成。斑馬魚在整個(gè)大腦中與哺乳動(dòng)物和人類共享高度保守的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)元細(xì)胞，具有一定的區(qū)域特異性。

斑馬魚血腦屏障：血腦屏障（BBB）以高選擇性調(diào)節(jié)大腦和附近血管之間的聯(lián)系，由多種細(xì)胞類型組成，包括內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞末端足細(xì)胞和具有緊密連接的周細(xì)胞。斑馬魚的BBB在2.5至3 dpf之間開始形成，盡管在24–72 hpf之間的腦血管周圍和60 hpf后的周細(xì)胞周圍檢測(cè)到緊密連接的成分。將不同大小的熒光染料注入斑馬魚幼體的心包區(qū)域證明BBB的成熟是從3dpf到10dpf以時(shí)間依賴性的方式逐漸實(shí)現(xiàn)的。盡管斑馬魚BBB成熟完成的確切發(fā)育窗口尚未完全確定，但BBB功能在其他脊椎動(dòng)物（包括小鼠）中保存良好。納米材料由于其納米尺寸、非典型形狀和其周圍具有各種特性的效應(yīng)器而具有穿透血腦屏障的潛力。但目前尚不清楚ENM和NP是否通過(guò)結(jié)合特定受體的BBB或簡(jiǎn)單地通過(guò)破壞組織而系統(tǒng)性地到達(dá)大腦。

評(píng)估納米材料對(duì)個(gè)體神經(jīng)毒性的遺傳貢獻(xiàn)：為了研究特定環(huán)境下特定基因的功能、脆弱性和生物學(xué)機(jī)制，多年來(lái)斑馬魚基因敲除和敲入的基因組編輯技術(shù)不斷發(fā)展。CRISPR/Cas 系統(tǒng)已廣泛用于斑馬魚，將靶基因特異性單向?qū)?RNA 和 Cas9 核酸內(nèi)切酶的復(fù)合物注射到受精胚胎中，通過(guò)非同源末端連接或同源定向修復(fù)誘導(dǎo)感興趣基因的突變。

體內(nèi)成像：生物監(jiān)測(cè)染料和熒光轉(zhuǎn)基因系

斑馬魚的一項(xiàng)突出技術(shù)是利用生物監(jiān)測(cè)染料或轉(zhuǎn)基因系染色進(jìn)行體內(nèi)成像。通過(guò)PTU（1-苯基-2-硫脲）處理或色素沉著突變體（如casper），可以在無(wú)色素沉著斑馬魚體內(nèi)觀察動(dòng)物深層組織中的細(xì)胞事件。抗體免疫染色、末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶 dUTP 缺口末端標(biāo)記 (TUNEL) 染色、氧化應(yīng)激測(cè)量和原位雜交的成熟成像方案都適用于使用斑馬魚研究納米材料的神經(jīng)毒性。盡管納米材料被證明能到達(dá)大腦，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，破壞大腦發(fā)育/成熟，并在一些模型生物體中改變神經(jīng)遞質(zhì)。熒光轉(zhuǎn)基因斑馬魚系在納米材料的神經(jīng)毒性研究領(lǐng)域尚未得到充分利用。這些品系可以成為一種強(qiáng)大的工具，以組織特異性的方式可視化分子或細(xì)胞的體內(nèi)動(dòng)力學(xué)并了解大腦功能，從而有助于在體內(nèi)詳細(xì)研究納米材料在神經(jīng)毒性中的多種效應(yīng)。熒光標(biāo)記的斑馬魚大腦可以通過(guò)采用顯微鏡技術(shù)包括共焦、光片和多光子顯微鏡，結(jié)合組織清除技術(shù)，在體內(nèi)以單細(xì)胞分辨率成像。

斑馬魚 ENMs 和 NPs 的神經(jīng)毒性研究：

TiO2-NPs 的神經(jīng)毒性：為了驗(yàn)證TiO2 NP誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性，用平均直徑為12nm的TiO2 NPs處理斑馬魚幼魚，在明暗交替刺激下表現(xiàn)出游泳速度和轉(zhuǎn)向行為能力降低。神經(jīng)發(fā)生的 Nrd 和 Elavl3 和軸突生長(zhǎng)的 alpha1-tubulin、mbp 和 gap43 的基因表達(dá)發(fā)生了顯著變化，而氧化應(yīng)激的 Mn-sod、Cu/Zn-sod 和 Cat 基因沒有改變。Y-迷宮測(cè)試中臂訪問(wèn)次數(shù)減少，TiO2 NP處理后證實(shí)c-fos、c-jun和bdnf基因表達(dá)增加，p38、NGF、CREB、NR1、NR2ab和GluR2表達(dá)減少。斑馬魚幼體模型還發(fā)現(xiàn)TiO2 NP處理后，帕金森病患者的運(yùn)動(dòng)行為活性降低、多巴胺能神經(jīng)元丟失和與路易體形成相關(guān)的基因表達(dá)改變表明TiO2 NPP暴露在帕金森病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)因素中起作用。

SiO2-NPs 的神經(jīng)毒性：SiO2-NP 處理促進(jìn)了抑郁表型，基于運(yùn)動(dòng)和探索行為參數(shù)，并改變了斑馬魚模型中免疫組織化學(xué)證實(shí)的酪氨酸羥化酶和血清素的表達(dá)。根據(jù)斑馬魚的發(fā)育階段以及SiO2 NP的大小、濃度和不同暴露時(shí)間，進(jìn)行了PMR和VMR的神經(jīng)毒性行為測(cè)試，一致顯示了用SiO2 NPs處理后斑馬魚胚胎和仔魚的行為反應(yīng)變化。注射 SiO2-NP 的斑馬魚胚胎的微陣列分析表明與多巴胺、GABA、膽堿和神經(jīng)肽受體的神經(jīng)功能相關(guān)的基因表達(dá)顯著下調(diào)。發(fā)現(xiàn) SiO2-NPs 暴露會(huì)改變帕金森病相關(guān)基因如 β-突觸核蛋白和 pink1 的表達(dá)。盡管上述神經(jīng)毒性數(shù)據(jù)驗(yàn)證了TiO2 NP和SiO2 NP的ENM影響了行為反應(yīng)和與神經(jīng)元功能相關(guān)的基因表達(dá)模式，但使用斑馬魚對(duì)具有不同物理化學(xué)性質(zhì)的不同ENM進(jìn)行神經(jīng)毒性研究仍不足以揭示其確切作用和詳細(xì)的潛在機(jī)制。

PSNPs 在斑馬魚中的神經(jīng)毒性：由于其非典型特征和小尺寸，PSNP可以通過(guò)BBB穿透包括大腦在內(nèi)的器官，在細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器中積累，與一系列蛋白質(zhì)相互作用，并最終影響各種生物功能。幾項(xiàng)研究報(bào)告稱，PSNP在幾天內(nèi)很容易在斑馬魚的大腦和其他器官中積累，并顯著影響該器官的功能。用于斑馬魚神經(jīng)毒性分析的PSNP主要是直徑約為20-100nm的熒光聚苯乙烯顆粒，濃度范圍為0.1-100ppm。斑馬魚仔魚交替光刺激誘導(dǎo)的 VMR 反應(yīng)已被用于多項(xiàng)研究來(lái)確定 PSNP 的行為神經(jīng)毒性作用。 結(jié)果，主要通過(guò) VMR 測(cè)試觀察到一些組活動(dòng)減退，而另一組則相反多動(dòng)癥。這種差異可能是由于實(shí)驗(yàn)條件的差異造成的，例如PSNP的大小、濃度、暴露時(shí)間和斑馬魚的發(fā)育階段，因此需要進(jìn)行更多的對(duì)照研究以了解PSNP確切的行為模式和影響。PSNP 處理的成年斑馬魚的各種行為包括社交互動(dòng)、平均速度、探索行為、攻擊和捕食者回避、淺灘行為和晝夜節(jié)律都發(fā)生了改變表明PSNP會(huì)誘發(fā)行為神經(jīng)毒性，盡管仍需要更多的研究來(lái)揭示PSNP與動(dòng)物行為之間的聯(lián)系。由活性氧代謝中斷引起的氧化應(yīng)激會(huì)對(duì)行為改變和發(fā)育過(guò)程產(chǎn)生不利影響，是PSNP誘發(fā)的主要事件之一。用氧化應(yīng)激標(biāo)記物8-OHdG抗體對(duì)斑馬魚胚胎腦組織的神經(jīng)元細(xì)胞進(jìn)行PSNP聚集區(qū)染色。暴露于 PSNP 后成年大腦中谷胱甘肽還原酶的活性降低，其在后代仔魚中的活性也比親代暴露組降低表明谷胱甘肽代謝是PSNP跨代的主要目標(biāo)之一。PSNP誘導(dǎo)了除了仔魚和成蟲大腦外，包括胃腸道、肝臟和心臟各種組織的氧化應(yīng)激。乙酰膽堿酯酶是一種催化乙酰膽堿水解來(lái)終止信號(hào)傳遞的酶，在最近的神經(jīng)毒性研究中被提議作為生物標(biāo)志物。即使在較低濃度下PSNP處理后，幼魚和成年斑馬魚大腦中的乙酰膽堿酯酶也有所降低。在特定情況下，某些基因突變可能會(huì)增加其神經(jīng)毒性的脆弱性。轉(zhuǎn)基因斑馬魚允許識(shí)別和驗(yàn)證體內(nèi)更易受PSNP影響的基因突變。PSNP處理的野生型斑馬魚仔魚表現(xiàn)出活躍過(guò)度和應(yīng)激激素皮質(zhì)醇水平升高。

結(jié)論和展望：我們討論了 ENMs 和 PSNPs 作為代表性納米材料的一般特征，并回顧了對(duì)最近使用動(dòng)物模型（特別是斑馬魚）的神經(jīng)毒性。盡管進(jìn)行了深入研究但對(duì)納米材料神經(jīng)毒性的功能驗(yàn)證和對(duì)其機(jī)制的理解仍然模糊不清。大量不斷合成和修飾的納米材料使得分析其神經(jīng)毒性作用變得更加困難。斑馬魚作為一種合適的動(dòng)物模型允許利用方便和有效的實(shí)驗(yàn)方法包括轉(zhuǎn)基因系、敲除/敲入和一系列既定的行為測(cè)試，以及高分辨率成像來(lái)分析多種類型納米材料的神經(jīng)毒性。斑馬魚將為體內(nèi)納米毒性研究提供巨大的機(jī)會(huì)有助于理解神經(jīng)毒性作用機(jī)制及開發(fā)更好更安全的納米材料。

原文出自：A review on the impacts of nanomaterials on neuromodulation and neurological dysfunction using a zebrafish animal model - ScienceDirect