原位筛查病理组织中微塑料及外源性颗粒的新框架：从方法学验证到生物医学意义

《Early Human Development》：A new screening framework to support the identification of exogenous particles and suspect microplastics in situ in pathological tissue samples

本研究针对微塑料（MPs）在人体组织中检测可信度的关键问题，建立了一套多层级原位筛查框架。通过偏振光显微镜（PLM）对101例回肠组织切片进行初筛，结合排除标准与病理学家验证，显著区分真实颗粒与操作污染（91%为污染物）。研究发现少数样本中存在黏膜下双折射颗粒（如淀粉及疑似微塑料），并通过热解气相色谱-质谱（Py-GCMS）在结肠组织中检出聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）。该框架为病理组织中微粒研究提供了严谨方法学基础，对评估微塑料的生物分布及健康风险具有重要意义。

　　

随着塑料污染日益严重，微塑料（Microplastics, MPs）作为一种新兴环境污染物，已在人体多种组织中被检测到。然而，现有研究中报道的微塑料尺寸往往远超传统毒代动力学理论预测的颗粒跨上皮屏障能力，且多数研究通过消化整体组织进行分析，无法保留颗粒在组织中的原位空间信息。更关键的是，实验室环境中普遍存在微塑料背景污染，如何区分真实组织内颗粒与操作污染成为领域内的核心挑战。病理组织切片作为宝贵的生物样本库，若能实现微粒的原位精准识别，将为探索微塑料的生物分布、积累潜力及健康效应提供关键证据。

为此，研究人员开展了一项方法学验证与观察性研究，旨在建立一套支持病理组织样本中原位识别外源性颗粒和疑似微塑料的筛查框架。该研究以人回肠组织切片为概念验证模型，重点探究外源性颗粒能否进入黏膜下组织。相关成果发表于《Environmental Research》。

研究团队首先设计并应用了一套三级筛查框架。第一级筛查使用偏振光显微镜（Polarised Light Microscopy, PLM）对101名受试者的回肠组织切片进行扫描，寻找双折射颗粒。这些受试者均因肠道症状在国王学院医院接受过内窥镜检查及活检，且所有组织经病理学家确认形态正常。第二级筛查则对初筛阳性的切片应用严格的排除标准，包括颗粒是否靠近红细胞簇（提示采样创伤）、是否位于组织切片边缘（可能来自粘附胶带污染）、是否有组织覆盖于颗粒上方（可能为载玻片污染）、周围组织是否变形（提示人为侵入）以及颗粒是否与组织处于不同焦平面（提示表面沉积污染）。第三级筛查由专业病理学家对剩余颗粒进行最终审核，以确认其是否为真实的组织内颗粒。此外，为展示塑料进入肠道组织的潜力，研究还对一个结肠组织大样本进行了消化、过滤，并利用热解气相色谱-质谱（Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectrometry, Py-GCMS）进行分析。

研究结果

原位颗粒筛查框架

应用三级筛查框架后，结果显示：在初筛（第一级）中，35名受试者（35%）的组织切片内发现了黏膜下双折射颗粒。经过第二级排除标准筛选，阳性样本数减少至12例。最终经病理学家（第三级）确认，仅有3例受试者的组织切片中包含无法归因于操作污染的“真实”观察结果。其中，两例为可疑的黏膜下双折射颗粒（尺寸分别为16.67 μm和19.69 μm），另一例为较大的淀粉颗粒（平均尺寸29.1 μm）。重要的是，91%的初始阳性观察被判定为操作污染，凸显了严格质量控制的重要性。

纤维鉴定

在筛查过程中，于一名受试者的小肠腔中发现了一条可疑的双折射纤维。通过光学性质分析（双折射率、伸长符号）、尺寸测量（宽度12.42 μm ± 1.11，长度158.78 μm ± 0.89）和横截面形态观察（呈三叶形），该纤维被鉴定为粘胶纤维（Viscose，又称Rayon）。纤维表面附着有细胞结构，推测为巨噬细胞，表明该纤维在肠腔内滞留足够时间以引发细胞反应。

化学分析

对结肠组织大样本的Py-GCMS分析显示，样本中存在聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）的特征标记物（如PVC的茚、萘、芴，以及PP的2,4-二甲基庚-1-烯），而这些标记物在相应的程序空白样本中未检出，为塑料聚合物存在于肠道组织提供了化学证据。

讨论与结论

本研究首次提出了一个用于病理组织切片中原位识别外源性颗粒（包括微塑料）的严谨筛查框架。结果表明，绝大多数（91%）在组织切片中观察到的颗粒可能源于操作污染，强调了在微塑料生物监测研究中实施多层次质量保证/质量控制（QA/QC）的极端重要性。尽管在回肠黏膜下观察到真实颗粒的频率较低，但淀粉等大微粒的存在支持了“经壁渗透”（Persorption）作为微粒穿越肠上皮的潜在机制，该机制允许尺寸达130 μm的颗粒通过细胞脱落形成的间隙机械性 translocation。

研究还通过示例性化学数据证明了塑料聚合物在人体肠道组织中的存在，为后续更深入的表征研究提供了理由。未来的研究应优化样本前处理流程（如使用未染色冷冻切片），以最大限度地减少干扰，并整合振动显微光谱等技术进行化学鉴定。此外，将观察结果与已有的颗粒/纤维毒理学知识（如吸收、分布、代谢、排泄（ADME）行为）进行“合理性”和“类比性”评估，是判断微塑料组织内检测可信度的关键。

总之，该筛查框架不仅为利用病理档案资源研究微粒的组织分布奠定了基础，而且通过强调组织学背景和污染控制，显著提升了微塑料人体生物监测研究的科学严谨性。随着微塑料健康风险关注度的持续上升，此类方法学进步对于产生可靠的科学证据以指导相关政策制定至关重要。