《Journal of Hazardous Materials Advances》：Intraocular Microplastics and Their Association with Age-Related Macular Degeneration: Evidence from Aqueous Humor Profiling and Bioinformatics Analysis
编辑推荐：
• 在人房水中检测到微塑料（microplastics, MPs）。
• 聚苯乙烯（polystyrene, PS）在样本中呈现最高检出频率。
• 聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）在已识别聚合物中呈现最高浓度。
• 较高的PVC浓度与
• 在人房水中检测到微塑料（microplastics, MPs）。
• 聚苯乙烯（polystyrene, PS）在样本中呈现最高检出频率。
• 聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）在已识别聚合物中呈现最高浓度。
• 较高的PVC浓度与年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration, AMD）患者较差的视力相关。
• 生物信息学分析提示潜在的炎症和氧化应激通路。
研究背景与问题：微塑料（microplastics, MPs）指小于5 mm的塑料颗粒，是广泛存在的环境污染物，可经吸入、摄入和皮肤接触进入人体，并已在血液、肺、胎盘和生殖系统等人体组织中被检出，提示全身暴露和潜在长期生物累积。MPs并非生物惰性，可诱导氧化应激、炎症和细胞功能障碍，可能参与慢性疾病发病。眼因免疫豁免、血管丰富和持续暴露于外界环境，可能成为MPs沉积的易感靶点。既往研究已在眼表、玻璃体和房水等部位检出MPs，但房水MPs谱是否与AMD等视网膜疾病相关及其潜在机制尚待阐明。AMD是全球不可逆视力丧失的主要原因，特征包括视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium, RPE）进行性功能障碍、光感受器变性和脉络膜新生血管（choroidal neovascularization, CNV）。慢性炎症和氧化应激被认为是AMD发病和进展的关键机制。环境因素如空气污染和化学毒物暴露日益受到关注，但MPs作为环境危险因素的贡献仍需探索。因此，研究人员旨在表征人房水中MPs的存在与组成，研究其与AMD及相关临床特征的关联，并通过网络药理学和富集分析探索潜在生物通路；通过整合临床观察和生物信息学分析，提供眼内MPs与AMD关联的初步证据并产生未来机制研究假说。
关键技术方法（≤250字）：样本队列来自上海General Hospital眼科2025年3月至12月，共33名参与者，包括23例AMD患者和10例年龄匹配无视网膜疾病对照；其中20例AMD用于定量Py-GC/MS和临床统计，另3例仅用于SEM形态学。房水于白内障手术或抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）玻璃体腔注射前无菌采集。关键技术包括：激光直接红外光谱（laser direct infrared spectroscopy, LD-IR）联合扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）鉴定MPs形貌和聚合物类型；热裂解-气相色谱/质谱（pyrolysis–gas chromatography/mass spectrometry, Py-GC/MS）定量聚合物并以μg/g原房水归一化；临床最佳矫正视力（best-corrected visual acuity, BCVA）、光学相干断层扫描（optical coherence tomography, OCT）和OCT血管成像评估；网络药理学（PubChem、CTD、STRING、Cytoscape、KEGG/GO）结合GEO数据集GSE277800（3只无CNV和4只CNV小鼠模型）进行验证；SPSS统计分析。质量控制及13种MPs加标回收实验显示回收率为81.39%—93.99%。
研究结果：
基线特征：通过临床基线比较，共30名受试者纳入分析（20例AMD，10例正常对照），平均年龄超过70岁，性别分布和眼别无显著差异；AMD组基线BCVA（logMAR）显著更差（0.97 ± 0.72 vs. 0.38 ± 0.27，P = 0.019）。
人房水中MPs的综合谱系与定量评估：通过LD-IR、SEM和Py-GC/MS发现，天然聚合物占60.94%，其中蛋白28.28%、纤维素32.66%；合成聚合物占16.0%。颗粒粒径多在20—50 μm，占79.30%，超过93%小于100 μm，未检出小于20 μm或≥500 μm颗粒。共鉴定43个MPs事件，检出超过一次的6种聚合物按检出频率依次为PS、PVC、聚丙烯（polypropylene, PP）、聚乙烯（polyethylene, PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA）和聚氨酯（polyurethane, PU）；PS检出频率最高，PVC丰度最高。定量显示AMD患者PS浓度显著高于对照（0.649 ± 0.438 vs. 0.304 ± 0.216 μg/g，P = 0.035，约2.1倍）；PVC在AMD组约高1.3倍（3.101 ± 1.604 vs. 2.430 ± 0.874 μg/g），但差异无统计学意义（P = 0.400）。
PVC与AMD患者视功能损害相关：通过组内相关和亚组分析，MPs水平与年龄或性别无显著关联。在AMD组内，PVC丰度与更差BCVA（logMAR）显著相关（r = 0.609，P = 0.035），与视网膜下出血高度（subretinal hemorrhage height, SRH）或视网膜厚度（retinal thickness, RT）无显著相关。高PS组与低PS组临床参数无显著差异；高PVC组BCVA显著差于低PVC组（1.250 ± 0.599 vs. 0.540 ± 0.259，P = 0.003），OCT结构参数无显著差异。结果提示眼内PVC负荷可能与AMD视功能障碍而非结构损伤相关。
网络分析识别炎症和氧化应激通路：通过网络药理学、PPI、KEGG/GO和GEO数据集分析，PS与PVC共有10个靶点，PPI网络核心基因包括TNF（TNFA）、IL6、IL1B、RELA、NFE2L2和HMOX1。富集分析显示这些靶点主要涉及炎症和氧化应激相关通路，包括NF-κB信号、NLRP3炎症小体、细胞因子信号和氧化应激反应。GSE277800数据集中，10个共有靶点有6个在AMD模型中显著失调，包括CAT、GPT、HMOX1、IL1B、IL6和RELA，支持其可能参与疾病发病。
讨论部分总结：该研究扩展了MPs在人房水中累积的证据，并探索其与AMD相关临床特征的潜在关联。关键发现是房水可检出MPs，且聚合物类型分布不同；PS检出频率最高，PVC浓度最高，这种频率与浓度差异可能反映聚合物特异性理化特征及其在眼内环境中的存在或持续差异。后续生物信息学识别的通路被视为假说生成性发现。PS是环境中常见聚合物，粒径小，可能较易穿透生物屏障并导致器官累积；既往证据提示PS暴露可触发活性氧（reactive oxygen species, ROS）积累、损害细胞活力，激活NF-κB–NLRP3–GSDMD信号，并通过AMPK–PGC-1α轴影响线粒体功能和能量代谢。在眼内，PS可穿透视网膜组织、破坏内血视网膜屏障，长期暴露可下调Nrf2和HO-1，诱导氧化应激并促进包括RPE细胞在内的视网膜细胞凋亡。因此，PS在房水中高检出可能反映持续环境暴露和眼内累积，并可能通过ROS介导氧化损伤和慢性炎症参与AMD。PVC化学稳定性高，常与增塑剂、内分泌干扰物和金属污染物相关，可作为载体增强生物持久性和系统毒性；例如双酚AF（bisphenol AF, BPAF）可诱导氧化应激，PVC负载重金属可增强ROS产生，并与KEAP1–PGAM5–AIFM1轴介导的oxeiptosis及NRF2信号抑制相关。尽管该研究未建立PVC累积与AMD进展的因果关系，但这些发现提示PVC相关氧化应激和炎症可能与视网膜损伤相关，并与高PVC水平患者视力更差相一致。房水MPs进入和存留可能经系统循环或眼表组织局部转运进入前房，其清除可能受尺寸依赖性过滤和与眼内结构理化相互作用限制。机制上，网络药理学和富集分析一致提示炎症和氧化应激相关通路，NF-κB介导炎症和NRF2相关氧化应激可能居核心地位；MPs还可能作为异物被模式识别受体识别，激活NLRP3等炎症小体，放大炎症信号。炎症和氧化应激联合作用可能最终导致RPE功能障碍、光感受器损伤和视力损害。近期视觉神经科学证据也提示PS纳米塑料可穿透生物屏障并积聚于神经组织，诱导氧化应激、线粒体功能障碍和神经炎症，激活微胶质细胞并释放促炎细胞因子；转录组分析提示PS-NPs扰乱能量代谢、线粒体稳态和炎症信号，尤其影响微胶质细胞和神经元。鉴于AMD视网膜变性与氧化应激、慢性炎症、视网膜缺氧和微胶质细胞介导免疫反应密切相关，这些发现提供了一定生物学合理性。局限性包括：样本量较小且未进行正式先验效能计算；AMD和对照组性别分布不同，可能存在残余混杂；多重聚合物和临床比较中部分P值处于边界，结果应视为探索性并需更大队列验证；横断面设计不能推断因果；需细胞和动物模型验证PS和PVC等具体聚合物的生物学效应；硝酸消化可能降解或降低酸敏感聚合物如PA和PU的回收，因此个别聚合物丰度解释需结合分析程序。
研究结论翻译：该研究表明MPs在人房水中累积，并提示其与AMD存在潜在关联。PS检出频率最高，而PVC浓度最高且与更差视力相关，提示聚合物特异性眼毒性模式和临床相关性。网络药理学和转录组分析提示炎症和氧化应激相关通路，尤其NF-κB和NRF2信号，可能介导MPs相关视网膜损伤。然而，这些发现属于假说生成，需实验验证。总体，该研究提供眼内MPs与AMD关联的初步证据，需要进一步研究验证这些关联并阐明MPs在AMD中的潜在生物学相关性。
