随着塑料品的消费量逐年增加，塑料污染已然成为全球面临的最紧迫的环境威胁之一。而这些塑料制品释放出的塑料碎片，又会在物理、化学和生物的进一步降解后分解成为“更微小但更严重”的威胁，即「微塑料」或「纳米塑料」。
微塑料（Microplastic），是指直径在1μm至5mm之间的塑料碎片和颗粒，在塑料制品使用过程中释放，特别是食物用途的塑料制品。事实上，越来越多的实验表明，塑料聚合物的碎裂并未止步于“微米级”，而是进一步形成了纳米塑料，数量上更是比预期高出了好几个量级。
纳米塑料（Nanoplastics），则是目前已知最小的微塑料，尺寸在1μm以下。 与微塑料相比，纳米塑料更易进入人体，其体积小到可以穿过生物屏障（比如细胞膜）并进入生物系统，包括血液、淋巴系统，甚至全身。
事实上，研究者早已在环境和生物体中发现了微/纳米塑料（MNPs）的存在。
近年来，科学家在人类的肠胃、肺部以及胎盘等多个器官中发现了MNPs；去年，来自首都医科大学的研究学者竟在与外部环境没有接触的器官「心脏及其周围组织」中监测到MNPs，说明MNPs的污染已达到了人体最深的解剖结构。
按照重量估计，每人每周大约吃掉5g微塑料，相当于一张银行卡的重量！还真是活到老，吃塑料到老。
微塑料在人体内的分布情况
当然，塑料的种类很多，聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）等等都是主要的聚合物类型。
举例来说，聚乳酸（PLA）常用于食品包装材料，具有高度的生物相容性。但在使用PLA制品的过程中，纳米塑料会从食品包装材料（比如：商用茶包）里释放出来，通过饮茶进入人体内；而PLA制成的口罩同样会释放MNPs，并由此进入人体气道。
如果只是安静地在人体内待着，MNPs倒没什么可令人担心的。但真实情况下，这些侵入人体的MNPs大军很可能会影响人体健康，造成多器官的损伤！
近日，来自浙江大学医学院的李兰娟院士及其团队调查了可生物降解的MNPs的肝毒性效应，发现：食物和空气传播的聚乳酸（PLA）的MNP都会损害肝脏功能、破坏血清抗氧化活性，并导致肝脏病变，并探明了“肝中毒”的具体影响通路。
doi: 10.1016/j.ese.2024.100428
为了了解食源性和空气传播的PLA MNPs对微生物群、肠道/气道和血清代谢组的影响，以及最终导致的肝脏转录组变化和肝毒性，研究者准备了60只癌症研究所雄性小鼠，并将其分为6组：食源性NP（FQ）、食源性MP（FR）、食源性对照组（FNC）、气道传播NP（AQ）、气道传播MP（AR）和气道传播对照组（ANC）。
食源性MNPs组中，每只小鼠每天口服0.2mg的NP和MP，持续6周。空气传播MNPs组中，研究者则会从小鼠鼻腔中注射进去0.03mg的MNPs，每3天进行一次，持续42天。其中，NP为50nm的PLA，MP为5μm的PLA。
结果显示，微/纳米塑料会影响肝功能和抗氧化活性，进一步导致肝脏病理性改变。
具体来说，食源性MNPs中，FQ组和FR组的血清AST和ALT都显著高于对照组，而血清总抗氧化能力（T-AOC）则有所下降。气道传播组也发生了类似的改变，AQ组和AR组的血清AST和ALT都升高，同时AQ组的超氧化物歧化酶（SOD）出现了下降趋势，但T-AOC没有明显差异。
与此同时，研究者观察到，FQ组和FR组的肝脏中出现了肝细胞肿胀、斑点状坏死、细胞空泡化和核分裂，但结肠中未出现明显的病理变化。鼻腔暴露的AQ组和AR组中，小鼠肺部出现了出血、炎症细胞浸润和渗出物的情况，而肝脏中也检测到肝细胞肿胀、细胞空泡化和核分裂。
MNPs对肝功能和抗氧化活性的影响
当然，微/纳米塑料的影响并不是一步到“肝”的，而存在一整条的作用链路。
经口摄入后，MNPs首先改变了肠道微生物群的组成。FQ、FR组的多种肠道微生物功能通路上调，其中“ABC转运体”、“鞭毛组装”和“细菌趋化”出现了大幅度的变化。
随之改变的是肠道代谢物和血清代谢物。具体来说，FQ和FR组分别有752种和637种肠道代谢物出现了改变，比如FQ组的“类固醇激素生物合成”、“癌症中枢碳代谢”以及FR组的“蛋白质消化和吸收”、“氨基酰-tRNA生物合成”等等；另外，FQ和FR组有4种血清途径被增强，包含了832种和753种血清代谢物。
进一步，食源性MNPs还诱导了肝转录组的改变，包括FQ组改变了307个肝脏的差异表达基因（DEGs），FR组则改变了262个。三个肝脏基因本体（GO）术语，即染色质沉默的负调控、细胞外区域、核糖体DNA结合，在FQ组中大量富集。
与之类似，空气传播中MNPs同样能改变鼻腔微生物网络，并进一步影响肺部微生物群的组成。在AQ组和AR组中，分别有864个和596个肺代谢物有所升高，以及503种和664种血清代谢物出现了变化。
在此基础上，空气传播的MNPs进一步诱导了肝脏转录组的改变，并对其产生了破坏。AQ组和AR组分别出现了303个和289个肝脏DEG，其中最受上调的肝脏GO术语为“核小体组装”。
总结来说：食源性MNPs会影响“肠道微生物群-肠道-肝脏”轴，进一步诱发肝中毒；而空气传播的MNPs则通过破坏“气道微生物群-肺-肝脏”轴来导致肝中毒。
空气传播MNPs对鼻腔微生物群的影响
有意思的是，在探明“肝毒性影响链路”的过程中，研究者意外的找到了MNPs暴露的潜在生物标志物。
多组学研究显示，食物源性PLA MNP暴露的潜在生物标志物为肠道毛螺菌科_NK4A136组，而鼻腔未分类的Muribaculaceae和肺部克雷伯式菌是空气中PLA MNP暴露的重要潜在生物标志物。
该发现对未来PLA MNP诱导的肝毒性的诊断，以及环境中可生物降解材料的管理，具有非常重要的意义。
研究者强调，食源性和空气传播MNPs所致的毒性在很大程度上被低估了。
数据显示，每人每周摄入体内的MNPs高达5g，而本动物实验中所测试的MNP剂量远低于该剂量。然而，即使是本研究中选用的PLA MNPs剂量，就已经能够破坏微生物群参与轴，并诱发肝毒性；那么，生活中进入人体的塑料微粒到底会诱发多么严重的健康问题，确实令人“捏一把冷汗”。
众所周知，塑料降解速度很慢，通常会持续数百年甚至数千年，这也增加了微塑料被摄入并累积在许多生物体和组织中的可能性。
为了避免人类的五脏六腑变成“塑料制品”，最简单的办法就是——尽量在生活中减少塑料制品的使用并及时治理塑料污染，别让地球被塑料“攻陷”之后再追悔莫及。
参考资料：
[1]Zha H, Han S, Tang R, Cao D, Chang K, Li L. Polylactic acid micro/nanoplastic-induced hepatotoxicity: Investigating food and air sources via multi-omics. Environ Sci Ecotechnol. 2024 May 3;21:100428. doi: 10.1016/j.ese.2024.100428. PMID: 38800715; PMCID: PMC11127520.
[2]Yang Y, Xie E, Du Z, Peng Z, Han Z, Li L, Zhao R, Qin Y, Xue M, Li F, Hua K, Yang X. Detection of Various Microplastics in Patients Undergoing Cardiac Surgery. Environ Sci Technol. 2023 Aug 1;57(30):10911-10918. doi: 10.1021/acs.est.2c07179. Epub 2023 Jul 13. PMID: 37440474.
撰文 | Swagpp
编辑 | Swagpp
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