南开大学唐景春团队CREST：微纳米塑料vs人体健康

导 读

南开大学唐景春团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“体外毒性揭示微塑料和纳米塑料对人体健康的潜在影响（Toxicity in vitro reveals potential impacts of microplastics and nanoplastics on human health: A review）”的重磅综述。

近年来，微塑料和纳米塑料（以下简称为“微纳米塑料”）的毒性作用受到了各国学者广泛关注。已有学者在人体粪便和人体肺组织中检测到微塑料的存在，揭示了人体对于微纳米塑料的潜在暴露风险。然而，目前对微纳米塑料的毒性研究主要集中在水生环境，关于微纳米塑料对人体健康影响的研究较少。同时，由于实验过程中的伦理约束、处理人体样本的严格生物安全措施以及检测技术的限制，难以通过体内实验评估微纳米塑料对人体的毒性效应。体外细胞模型因符合减少动物实验研究的“3R”原则（替换、减少和改进），克服了伦理问题和动物试验费用问题，且简单方便，成为一种极具吸引力的毒性评估方法。本研究系统总结了微纳米塑料的体外研究结果，包括微纳米塑料颗粒的细胞摄取途径及细胞内命运、细胞毒性效应和细胞毒性机制，及其与附着污染物的复合毒性和塑料渗滤液的毒性，以阐明微纳米塑料对人体健康潜在毒性风险。

图1 图文摘要

主要内容

研究证明，微纳米塑料可以直接被细胞摄取，内吞作用是细胞摄取塑料颗粒的关键机制，包括网格蛋白依赖性细胞内吞作用，小窝蛋白依赖性细胞内吞作用，非网格蛋白/小窝蛋白依赖性细胞内吞作用，吞噬作用，巨胞饮作用。此外，细胞摄取机制受塑料的颗粒大小、表面性质以及细胞类型、蛋白冕和其他因素的影响。

图2 微塑料和纳米塑料的主要摄取途径

基于微纳米塑料粒径小、比表面积大且生物渗透性强的特点，已有许多学者研究了其对多种细胞（包括肠细胞，肺细胞，免疫细胞，神经细胞，血细胞等）造成的毒性效应。研究表明，微纳米塑料可跨越和干扰胃肠道屏障，且通过微纳米塑料的浓度、大小和表面性质等因素影响胃肠道细胞的细胞反应。研究证明微纳米塑料能够对肺细胞造成显著的毒性效应（细胞活力降低，凋亡，炎症反应等），同时造成细胞的免疫功能障碍，包括免疫细胞死亡、表面受体表达受损和白介素分泌。通过微纳米塑料对小胶质细胞，人脑微血管内皮细胞，星形胶质细胞，神经元原代细胞等细胞毒性作用，揭示了微纳米塑料能够造成神经毒性。对于血液成分，微纳米塑料可影响红细胞形变，并导致红细胞聚集和溶血。此外，研究表明微纳米塑料可通过诱导和增强血小板聚集效应而增加血小板驱动事件的风险，该毒性效应与微纳米塑料的大小和表面性质有关。

微纳米塑料的细胞毒性机制是多方面的，研究发现，微纳米塑料能够通过损伤细胞膜，产生氧化应激，诱导炎症因子产生，造成基因损伤、细胞凋亡、细胞自噬，破坏细胞的能量稳态和新陈代谢等多种机制产生细胞毒性。

除了微纳米塑料本身的毒性外，还可因其与周围环境中有毒化学物质相互作用和塑料添加剂的浸出而产生二次污染。虽然目前相关研究较少，但已有研究已经证明，微纳米塑料能够与环境污染物造成复合毒性，并因添加剂的渗出产生渗出液毒性。

总结与展望

基于人体细胞模型的这一系列体外毒性研究使我们能够更好地认识微纳米塑料对人体的健康风险，包括微纳米塑料的细胞摄取、毒性效应和毒性作用机制。然而该领域的研究还远远不够，我们为将来的研究提供一些建议，包括加强微纳米塑料研究的环境相关性，使用环境相关浓度和具有环境相关性质（尺寸、形状、聚合物类型和表面性质）的微纳米塑料进行研究；微纳米塑料的细胞毒性机制仍需探讨，如颗粒的胞内变化（特别是肠道或消化细胞器环境下）和外排，颗粒的长期毒性及机制；不同研究中存在的矛盾需要进一步评估，可通过使用特定细胞类型，统一实验条件和毒性终点进行多因素研究设计来解决；尽管观察到微纳米塑料对人体细胞的影响，但在个体水平上关于微纳米塑料对人体的影响的信息较少，需要进一步建立细胞水平和个体水平的有效联系，以加强对人体个体水平，特别是特定职业人群对于微纳米塑料暴露影响的研究。

作者简介

第一作者

师庆英，南开大学环境科学与工程学院在读博士研究生，主要从事新型污染物的毒理研究，以第一作者在Critical Reviews in Environmental Science and Technology，Environmental Science: Nano，Ecotoxicology and Environmental Safety，Acta Biomaterialia等期刊上已发表文章4篇。

通讯作者

唐景春，南开大学环境科学与工程学院教授，博士生导师，天津市城市环境污染诊断与修复工程技术中心主任。主要研究领域为生态修复，生物炭及纳米材料，环境微生物技术与毒理。唐景春教授主持参与多项科研项目包括国家自然科学基金项目、863重点项目、水体污染控制与治理国家科技重大专项课题、天津市科技创新专项资金项目、天津市科技支撑重点项目等多项科研课题。在国内外刊物发表SCI论文100余篇，获得授权专利10项，出版专著4部。获得天津市科技进步一等奖1次、二等奖2次，获得2012年度亚洲青年生物技术科学家奖（Young Asian Biotechnologist Prize）。

原文传递

链接：https://pan.baidu.com/s/1vRJOQQEZAZbvRrMZgKubSw

提取码：1234

点击下方蓝字阅读原文

|供稿：唐景春团队

|编排：代子雯（CREST期刊推广员）

环境科技评论CREST

回溯展望·美丽世界

公众号投稿、合作：[e-mail] 

往期推荐