期刊：Advanced Science
影响因子：14.1
通讯单位：浙江大学药学院
通讯作者：陆晓燕副教授、范骁辉教授、高月教授
伯豪技术服务：全基因组DNA甲基化测序
导语
2025年10月27日，浙江大学药学院陆晓燕、范骁辉团队与军事医学科学院高月团队联合报道，三种食品级纳米颗粒（食品级二氧化钛、食品级纳米二氧化硅和纳米银膳食补充剂）具有共同的毒性作用机制，即通过表观遗传改变诱发AD样病理变化。相关研究论文以“Oral Exposure to Food-Grade Nanoparticles Poses a Risk of Alzheimer’s Disease-Like Symptoms by Triggering Autophagy Defects in Neurons”为题在线发表于《Advanced Science》。
展开剩余76%研究背景
现有研究表明，接触与环境相关的超细颗粒物与阿尔茨海默病（AD）的发生发展之间存在关联。食品摄入是人体暴露于超细颗粒物的主要途径之一，其中食品级纳米颗粒是重要的暴露来源。然而，食品级纳米颗粒诱导的潜在AD风险及其毒性机制尚不明确。
科学问题
现有研究缺乏对食品级纳米颗粒诱导AD风险的评估，且其关键毒性机制尚不明确。
主要技术
全基因组DNA甲基化测序
（技术服务由伯豪生物提供）
研究内容
首先，研究团队构建了食品级二氧化钛小鼠口服暴露28天和84天的亚急性和亚慢性暴露模型。发现食品级二氧化钛暴露后进入小鼠脑组织并诱导小鼠脑组织表观遗传变化和组织病理学改变。
图1 E 171经口服暴露后进入大脑并引发脑组织病理变化和表观遗传改变。
其次，采用全基因组DNA甲基化测序揭示，食品级二氧化钛暴露在脑组织引发DNA甲基化图谱改变。
图2 E 171亚慢性暴露后在脑组织引发DNA甲基化图谱改变
接下来，通过结合小鼠行为学测试、免疫组化及免疫荧光分析等，研究揭示食品级二氧化钛暴露引发小鼠空间识别和记忆损伤，并诱导AD样病理变化。
图3 E 171亚慢性暴露通过RyR介导的自噬缺陷，导致小鼠出现空间认知与记忆障碍，并引发AD样病理变化。
随后，研究通过体外神经元细胞模型探索了食品级二氧化钛诱发AD样病理变化的关键毒性机制，发现暴露于食品级二氧化钛会引发神经元中RyR-Ca2+信号异常增加和溶酶体功能及酸化受损。关键在于，溶酶体酸化受损阻碍了正常的自噬清除过程，降低了AD相关致病蛋白的清除能力，最终导致其在神经元累积。
图4 E 171通过诱导RyR-Ca2+信号异常增加引发自噬缺陷，从而导致神经元中磷酸化tau蛋白（pTau）积累。
接着，研究进一步探索了食品级纳米二氧化硅和纳米银膳食补充剂诱导的潜在AD风险，发现与食品级二氧化钛相似，暴露于另外两种食品级纳米颗粒同样会引发神经元中RyR-Ca2+信号异常增加、溶酶体功能及酸化受损和自噬清除障碍。
图5 E 551和Ag-NPs通过诱导RyR-Ca2+信号异常增加导致溶酶体质子泵亚基蛋白表达降低，从而诱导神经元自噬缺
最后，研究进一步构建了食品级纳米二氧化硅和纳米银膳食补充剂亚慢性口服暴露模型，发现这两种食品级纳米颗粒同样在小鼠脑组织诱导表观遗传变化和AD样病理变化。
图6 E 551和Ag-NPs在神经元及小鼠脑组织中诱发AD相关致病蛋白积累。
研究结论
这项研究首次揭示了食品级纳米颗粒暴露与神经元自噬缺陷之间的表观遗传联系，阐明了多种食品级纳米颗粒诱导AD样病理变化的共同毒理学机制。这一发现为理解日常纳米颗粒摄入与神经退行性疾病风险之间的潜在关联提供了重要科学线索，也为进一步开展食品安全与公共健康研究提供了新的科学依据。
参考文献：
Shang, J., Yan, J., Lou, H., Jiang, X., Wang, Z., Gao, Y., Fan, X., & Lu, X. Oral Exposure to Food-Grade Nanoparticles Poses a Risk of Alzheimer's Disease-Like Symptoms by Triggering Autophagy Defects in Neurons. Advanced science. 2025 October: e08096. doi:10.1002/advs.202508096
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