微塑料与纳米塑料不同聚合物和尺寸的肺纤维化毒性效应比较研究

本研究系统比较了聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）来源的微塑料（MPs，1?μm）与纳米塑料（NPs，100?nm）通过FXR-YAP1信号轴诱发肺纤维化的毒性差异。体内实验显示PS-NPs可显著诱导小鼠α-SMA、胶原蛋白I表达上调及上皮-间质转化（EMT），体外实验证实Verteporfin（YAP1拮抗剂）和GW4064（FXR激动剂）能逆转纤维化关键指标。研究首次揭示聚合物类型（PS＞PE/PP）和尺寸（NPs＞MPs）对肺毒性效应的双重影响，为环境污染物健康风险评估提供新视角。

　　

研究亮点

不同聚合物和尺寸的微塑料（MPs）与纳米塑料（NPs）引发小鼠肺组织病理学改变

本研究选取三种常见塑料聚合物——聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。透射电子显微镜（TEM）分析显示，PS（100?nm和1?μm）、PE（100?nm和1?μm）及PP（100?nm和1?μm）均呈球形（图1A）。动态光散射（DLS）检测表明，PS、PE和PP的NPs平均直径分别为115.59±8.87?nm、108.11±6.56?nm和113.4±5.63?nm，而MPs的平均直径分别为1.12±0.08?μm、1.08±0.07?μm和1.15±0.09?μm（图1B）。通过小鼠气管内注射MPs/NPs（10?mg/kg，每6天1次，共4次）后，组织病理学分析显示，各聚合物组均能诱导肺泡结构破坏、炎症细胞浸润及胶原沉积，其中PS-NPs组的肺纤维化程度最为显著。

讨论

MPs/NPs这些无处不在的物质正悄然改变我们的生活（Zhang等，2024）。从深海到高山，甚至饮用水中均可见其踪迹（Thompson等，2004；Zheng等，2024）。新冠疫情下长期使用防护型口罩显著增加了人类暴露于MPs/NPs的风险（Benson等，2021）。本研究通过体内外实验阐明，MPs/NPs的毒性效应具有明显的尺寸和聚合物类型依赖性：NPs较MPs更易穿透生物屏障，PS聚合物因其表面特性及生物持久性表现出更强毒性。FXR-YAP1轴失衡被证实为调控EMT和纤维化的核心机制，为靶向干预提供了新思路。

结论

本研究系统揭示了塑料毒性与颗粒尺寸和聚合物类型的关联性。比较分析表明，NPs较MPs诱发更显著的肺损伤和纤维化，凸显尺寸依赖性毒性；在聚合物中，PS比PE或PP具有更强肺毒性和细胞毒性，尤其体现在细胞外基质（ECM）沉积、EMT激活及炎症因子分泌方面。FXR-YAP1轴失调是MPs/NPs诱导肺纤维化的关键分子事件，为环境相关性肺疾病防治提供了潜在靶点。