摘要：路易体痴呆症（Lewy body dementia），一种仅次于阿尔茨海默病和血管性痴呆的常见神经退行性疾病，其根源深植于大脑内部——一种名为α-突触核蛋白（α-synuclein）的物质发生错误折叠，像顽固的团块一样聚集在神经元中，最终导致其功能丧失和死亡。
信息来源：https://www.nature.com/articles/d41586-025-02844-9
路易体痴呆症（Lewy body dementia），一种仅次于阿尔茨海默病和血管性痴呆的常见神经退行性疾病，其根源深植于大脑内部——一种名为α-突触核蛋白（α-synuclein）的物质发生错误折叠，像顽固的团块一样聚集在神经元中，最终导致其功能丧失和死亡。多年来，科学家们一直在追问一个核心问题：是什么外部因素触发或加速了这一毁灭性的内部病变过程？
现在，一项里程碑式的研究给出了一个令人不安却愈发清晰的答案：弥漫在我们呼吸的空气中的微小颗粒。这项于9月4日发表在《科学》杂志上的研究，通过对超过五千万人的数据分析和严谨的动物实验，首次系统地揭示了长期暴露于PM2.5空气污染与路易体痴呆症风险增加之间深刻的生物学联系。研究结果表明，这些来自汽车尾气、工厂排放和野火烟雾的无形颗粒，可能正通过多条路径侵入我们的身体，充当着催化剂的角色，在遗传易感人群的大脑中加速了这场悲剧的发生。
要理解空气污染的潜在危害，首先必须深入了解路易体痴呆症的生物学核心。该病是一个总称，涵盖了两种具体的疾病：路易体痴呆（dementia with Lewy bodies）和帕金森病痴呆（Parkinson’s disease with dementia）。尽管临床表现各有侧重，但它们的病理基础是相同的——α-突触核蛋白的异常聚集。
在健康的大脑中，α-突触核蛋白是一种正常的、可溶性的蛋白质。然而，在患者体内，这些蛋白质开始错误地折叠并相互粘连，形成不溶性的纤维状团块，即“路易体”。这些路易体像大脑中的“垃圾”一样，不断累积在神经细胞内部，严重干扰细胞的正常代谢、信号传递和能量供应，最终导致神经元凋亡。随着神经元的不断死亡，大脑相应区域的功能逐渐萎缩，引发一系列严重的认知、行为和运动障碍。
这个病理过程引出了一个关键的谜团：虽然遗传因素起着重要作用，但并非所有携带风险基因的人都会发病。这强烈暗示了环境因素在其中扮演着“第二推手”的角色。以往的研究已将空气污染与多种神经退行性疾病风险的增加联系起来，但其与路易体痴呆症之间的具体因果关系和作用机制，一直是一片有待探索的未知领域。
为了揭开这一谜团，由美国约翰霍普金斯大学的神经退行性疾病专家毛小波（Xiaobo Mao）共同领导的研究团队设计了一项多层次的研究。他们首先分析了2000年至2014年间覆盖5650万人的庞大医院数据库，结果证实了他们的初步怀疑：长期暴露于PM2.5污染水平较高的地区，与因路易体痴呆症和帕金森病痴呆而住院的风险显著增加有关，其中，因严重路易体痴呆而住院的风险增加了12%。这一流行病学发现为两者之间的关联提供了强有力的宏观证据。
然而，真正的突破来自于动物实验，它以前所未有的清晰度揭示了PM2.5可能的入侵路径和破坏机制。研究人员让实验小鼠通过鼻腔吸入PM2.5颗粒，模拟人类长期暴露于污染环境的过程。
经过十个月的持续暴露，这些小鼠表现出明显的痴呆样行为。在用于测试空间记忆的迷宫探索任务和评估认知能力的物体识别任务中，它们都显示出严重障碍。解剖结果更令人震惊：它们大脑中的α-突觸核蛋白团块数量急剧增加，同时，负责记忆形成和提取的关键脑区——内侧颞叶——也发生了明显的萎缩。
更关键的发现来自于研究人员对污染颗粒侵入路径的追踪。他们不仅在小鼠的大脑中，还在其肺部甚至肠道中发现了α-突觸核蛋白的团块。这一发现为“肠-脑轴”假说提供了有力支持。毛小波解释说，异常的α-突觸核蛋白就像一颗“种子”，它可能首先在肠道或肺部等外周器官形成，然后通过连接肠道和大脑的神经通路“传播”到大脑，最终在那里引发大范围的病变。PM2.5颗粒作为一种强烈的刺激物，可能正是这一切的始作俑者。它们被吸入后，一部分在肺部和肠道引发炎症，诱导蛋白质异常折叠；另一部分则可能直接穿透肺泡屏障，进入血液循环，最终跨越血脑屏障，直接对大脑发起攻击。
为了验证这一机制，研究团队设计了一组对照实验。他们让经过基因改造、无法产生α-突觸核蛋白的小鼠同样暴露于PM2.5环境中。结果，这些小鼠的大脑和行为没有出现任何与痴呆相关的病理变化。这个决定性的证据表明，α-突觸核蛋白是PM2.5造成神经损伤所必需的“帮凶”，空气污染是通过触发和加速这种特定蛋白质的病变过程来发挥其破坏作用的。
这项研究最重要的启示在于，空气污染并非对所有人都构成同等的威胁。它更像是一个放大器，显著加剧了那些已经存在潜在风险的人群的发病可能。悉尼科技大学的临床神经科学家陈慧（Hui Chen）评论道，研究结果清晰地表明，PM2.5暴露与路易体痴呆症之间存在明确的关联，但它并非直接诱发疾病，而是在那些已有遗传易感性的个体中“加速了病程的发展”。
为了从分子层面证实这一点，研究团队比较了暴露于PM2.5的小鼠和路易体痴呆症及帕金森病痴呆患者大脑中的基因表达变化。他们聚焦于一个与痴呆认知缺陷密切相关的脑区——前扣带皮层。分析发现，污染小鼠与这两类痴呆症患者的基因表达变化模式存在惊人的强相关性，但与没有痴呆症状的帕金森病患者则没有关联。这进一步证明，空气污染所引发的分子层面的连锁反应，与导致痴呆的特定病理通路高度重合。
这意味着，对于携带路易体痴呆症风险基因的人来说，生活在空气污染严重的环境中，就如同不断为一个已经埋下的“定时炸弹”加速计时。环境与遗传这两个因素的协同作用，共同将个体推向了不可逆转的神经退行性终点。
未来展望
尽管这项研究取得了重大突破，但科学家们也承认其存在一些局限性。例如，实验中对小鼠采用的是短期高剂量的污染暴露，这与人类在现实世界中经历的长期、持续的低剂量暴露有所不同。毛小波表示，未来的研究将采用更贴近真实世界暴露情况的模型，并进一步探究PM2.5中究竟是哪些特定类型的化学成分在诱发疾病中扮演了关键角色。
尽管如此，这项研究的意义是深远的。它不仅为理解空气污染如何损害我们最宝贵的认知功能“打开了一扇窗”，更在全球公共卫生层面敲响了警钟。随着全球人口老龄化趋势的加剧，痴呆症患者数量预计将急剧上升，给社会带来沉重的经济和情感负担。这项研究确凿地表明，改善空气质量不仅是环境保护的问题，更是维护大脑健康、预防痴呆症的关键公共卫生策略。从城市规划、能源政策到个人防护，减少PM2.5的暴露，或许是我们能够为保护未来大脑健康所采取的最有效行动之一。
来源：人工智能学家
