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关于纳米塑料的五个关键事实及其对人体的影响

5 Key Facts About Nanoplastics and How They Affect the Human Body

美国英语科技与健康
新闻源:AZoNano
2025-04-17 19:00:00阅读时长5分钟2286字
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内容摘要

本文概述了纳米塑料与人体相互作用的五个基于证据的关键发现,包括纳米塑料在大脑组织中的存在、暴露途径、在器官和血管组织中的积累、引发炎症和细胞应激反应以及检测和生物监测的进展。

纳米塑料已在人脑组织中被发现

最近的研究证实,纳米塑料可以穿越细胞屏障,包括血脑屏障(一种高度选择性的半透膜,保护大脑免受有害物质的侵害)。

Nihart等人于2025年在《自然医学》杂志上发表的一项研究,在人脑、肝脏和肾脏组织中检测到了纳米塑料,尤其是聚乙烯(PE),其中脑组织中的浓度最高。该研究分析了2016年至2024年间收集的尸检样本,使用了包括热解-气相色谱/质谱法(Py-GC/MS)在内的多种先进检测方法。结果显示,纳米塑料浓度随着时间显著增加,特别是在脑组织中,这表明环境暴露的增加。

在诊断为神经退行性疾病(如阿尔茨海默病和血管性痴呆)的个体样本中,观察到最高的纳米塑料水平。这些样本中,纳米塑料出现在脑血管壁附近和免疫细胞内,提示可能参与炎症过程或废物清除受损。

这些发现与先前的动物研究一致,后者显示纳米塑料暴露后可引起炎症、氧化应激和行为变化。

尽管纳米塑料暴露与神经系统疾病之间的因果关系仍在研究中,但这些发现强调了长期在敏感组织中积累的可能性,并强调了进一步毒理学研究的必要性。

纳米塑料暴露途径:吸入、摄入和皮肤接触

人类主要通过食物、饮用水、空气中的颗粒物和灰尘暴露于纳米塑料。这些颗粒已在瓶装水、海鲜、食盐和家庭环境中被检测到。

由于其微小的尺寸,纳米塑料可以被吸入并沉积在肺部深处,或在摄入后通过胃肠道吸收。

Menichetti等人的最新研究表明,当皮肤屏障因炎症、老化、损伤或化学暴露而受损时,纳米塑料可以穿透皮肤。纳米粒子的大小、形状和表面化学性质影响皮肤渗透程度。具有亲水表面修饰(如PEG化或添加羧基(-COOH)或氨基(-NH2)基团)的颗粒表现出更大的皮肤渗透性。这些涂层减少了与皮肤蛋白的结合,并改善了通过角质层的透皮运输。

实验模型进一步显示,直径≤100纳米的聚苯乙烯纳米塑料可以在角质形成细胞和成纤维细胞中积累,可能干扰细胞增殖并引发免疫反应。

纳米塑料可在器官和血管组织中积累

纳米塑料已在多个重要器官中被检测到,包括肝脏、脾脏、心脏和胎盘。一旦进入体内,它们不易排出。其微小的尺寸和物理化学稳定性使其能够在组织中持续存在很长时间。

Marfella等人于2024年在《新英格兰医学杂志》上发表的一项研究,调查了304名接受颈动脉内膜切除术患者的颈动脉斑块中塑料颗粒的存在情况。

研究发现,58.4%的患者斑块中有可检测到的聚乙烯,而12.1%的患者斑块中有聚氯乙烯。这些材料主要是小于1微米的颗粒,通过热解-气相色谱/质谱法(Py-GC/MS)和电子显微镜确认。重要的是,斑块中纳米塑料的存在与心血管不良事件的风险显著增加相关。在34个月的随访期间,有可检测塑料颗粒的个体发生心肌梗死、中风或死亡的风险增加了四倍以上(调整后的风险比:4.53;95% CI:2.00-10.27;P < 0.001)。

这些发现表明,纳米塑料可能促进血管炎症或使动脉斑块不稳定,从而对长期心血管健康产生影响。

纳米塑料可引发炎症和细胞应激反应

毒理学研究表明,纳米塑料一旦被身体内部化,可以诱发免疫反应。作为异物识别,这些颗粒可能在细胞水平上引发炎症和氧化应激。

虽然这些反应通常是微妙的,但它们可能变得慢性,引发对长期条件如心血管疾病和癌症的关注。

例如,Mahmud等人证明,纳米塑料在各种人类和动物细胞类型中诱导显著的活性氧(ROS)生成,包括来自肾脏、肝脏、肺、肠道和免疫系统的细胞。

ROS的生成受到颗粒物理特性和携带的化学添加剂或表面污染物的影响。持续的氧化应激可以损害线粒体,损害蛋白质和DNA的完整性,并导致长期的细胞功能障碍。

Weber等人进一步观察到,纳米塑料在多种人类细胞类型中始终触发慢性炎症反应,包括那些来自血管系统、肾脏、肠道和肺的细胞。这种免疫激活以促炎细胞因子如IL-6、IL-1β、TNF-α和IL-8的增加为特征。

炎症级联反应被认为是由氧化应激、溶酶体损伤和巨噬细胞和小胶质细胞等免疫细胞的激活驱动的。这些模式类似于慢性炎症疾病的机制。

纳米塑料还与细胞衰老有关,这是一种与衰老相关的永久性细胞周期停滞。在纳米塑料暴露后,观察到p16、p21和β-半乳糖苷酶等衰老标志物的水平升高。这些变化与线粒体功能障碍、氧化DNA损伤、自噬受损和表观遗传紊乱密切相关。

随着时间的推移,这些细胞效应可能导致累积的组织损伤、再生能力下降和年龄相关疾病(如神经退行性疾病和心血管疾病)的风险增加。

检测和生物监测正在改进,但仍存在差距

直到最近,几乎不可能追踪人体组织中的纳米塑料。然而,热解-气相色谱/质谱法(Py-GC/MS)、拉曼光谱和电子显微镜等分析技术的进步,使得更准确地识别和量化生物样本中的纳米塑料成为可能。

这些工具支持实时暴露评估、生物标志物开发和人体组织中塑料积累的研究。Shao等人最近的一项研究强调了人类广泛暴露于纳米塑料的情况,检测到它们存在于血液、母乳和胎盘组织中。这些发现突显了纳米塑料作为新兴环境污染物的日益增长的担忧,及其潜在的健康影响。

超过16,000种化学品用于塑料制造,其中许多尚未充分评估其毒性。这引发了关于它们可能与内分泌干扰、神经毒性和致癌性之间联系的问题。

一个关键挑战仍然是标准化。尽管检测方法有所改进,但仍然没有一致的样本收集、处理和报告协议。质量保证和质量控制(QA/QC)也是必不可少的,以避免塑料实验室设备带来的污染,这是分析工作流程中常见的干扰源。

未来的研究将受益于高通量、自动化检测平台的发展,以及机器学习在大规模生物监测中的集成。优先对最常检测到的纳米塑料进行毒理学研究,对于识别可靠的生物标志物和指导监管行动也非常重要。

为什么这很重要

证据越来越多:纳米塑料不仅是环境问题,而且是一个潜在的公共卫生问题。

尽管长期影响仍在研究中,但这些颗粒能够进入细胞、在器官中积累并破坏生物系统,足以引起严重关注。世界卫生组织和其他全球卫生机构现在呼吁进行更多研究和政策来解决这一新兴威胁。

随着科学继续揭示纳米塑料的隐秘影响,有一点是明确的:我们看不见的东西可能会伤害我们。


(全文结束)

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