内源暴露诱导的肠道损伤：微塑料和纳米塑料的消化转化及其毒性效应

《Current Opinion in Food Science》：Internal exposure induced intestinal injury: digestive transformation and toxic effects of micro- and nanoplastics

　　

微塑料和纳米塑料（MNPs）在胃肠道中的存在引发了安全担忧，然而内暴露后的肠道效应仍不清楚。本叙述性综述整合了MNP肠道毒性的证据，强调消化转化与损伤之间的关联。人体研究通过粪便生物监测确认了MNP暴露的广泛性，但组织定位数据有限，且主要来自病变肠道样本。实验模型表明，经消化转化的MNPs更能代表摄入的颗粒物，影响其滞留、上皮相互作用及毒性。滞留的MNPs可引发氧化应激、先天免疫激活、黏液和紧密连接破坏、上皮损伤、通透性增加以及肠道微生物群失调。以疾病为导向的证据提示MNP可能加重结肠炎并促进肿瘤积累，但在人类中的因果关系尚未证实。未来研究应优先采用标准化的消化相关模型、直接的组织定位以及纵向研究设计，以确定MNP积累是肠道疾病的原因、结果还是修饰因素。

引言

微塑料/纳米塑料（MNPs）一般指尺寸在微米至纳米范围内的塑料颗粒，主要来源于大型塑料废弃物的破碎。这些微小颗粒越来越多地被认定为食品相关污染物，通过多种途径进入食物系统，包括原材料污染、加工、运输和储存过程中的二次污染，以及食品接触材料的颗粒释放。海产品、食盐、饮用水、饮料和新鲜农产品已被反复报告为膳食来源，而塑料包装、容器、瓶罐、茶包、砧板和加工设备在受热、机械磨损、反复使用或与复杂食品基质接触时可能释放颗粒 1, 2。水产类食品可能直接从周围水体或通过食物链转移积累MNP，而陆生食品则更多受土壤、灌溉水、大气沉降以及后续加工或包装污染的影响。不同食品类别中频繁检测到MNP，已引起对其潜在安全问题的日益关注的研究。在食物链传递过程中，聚集、破碎或降解以及与生物基质的相互作用可能进一步改变颗粒特性，从而影响人类最终摄入的MNP的形成和数量。

MNPs的安全担忧源于其持久性、微小尺寸以及潜在的与生物屏障相互作用的能力，同时其能够携带污染物 [3]。已报告的毒性效应包括氧化应激介导的细胞毒性、炎症和免疫反应、线粒体和代谢功能障碍、肠道上皮屏障破坏、肠道微生物群失调以及潜在的遗传毒性 [4]。人类主要通过摄入、吸入和皮肤接触暴露于MNPs，其中摄入是最直接的途径 [5]。目前的暴露估计值因采样方法、分析分辨率、粒径截断值和摄入量计算假设的差异而存在很大差别。基于质量的评估进一步估算，人类每周可能摄入约0.1–5 g微塑料，尽管该数值在很大程度上取决于将颗粒计数转化为质量时所用的假设 [6]。相比之下，代表性的小鼠研究涵盖广泛的暴露范围，从每天约1至250 mg/kg体重持续28天 7, 8，慢性暴露可延长至32周 [9]。与上述广泛的基于质量的人类摄入量估计值（对于70 kg成年人约为0.2–10.2 mg/kg体重/天）相比，较低实验剂量与估计的膳食暴露量重叠，而许多较高剂量研究则大幅超出此范围。每日总摄入量因年龄和场景而异，成年人估计为每天13.6–417个颗粒/kg体重，新生儿可能达到更高的按体重归一化暴露水平 [5]。尽管这些估计值仍存在不确定性，但它们一致表明人类持续暴露于膳食MNPs。在本综述中，膳食暴露指跨越肠道屏障之前存在于胃肠道腔内的摄入MNP，而内暴露指已跨越胃肠道腔界面并在肠道组织中定位或滞留的MNP。因此，单纯腔内存在、粪便中检出或上皮表面附着并不表明发生了内暴露，尽管在这些样本中的检出仍可能与MNP的毒性和作用机制相关。摄入后，肠道是MNP暴露的主要生物界面，颗粒-屏障相互作用可能导致肠道功能障碍，并可能通过肠道-器官轴影响肠道外毒性 10, 11。

现有综述主要涉及MNPs在环境和食品中的存在、暴露估计、检测方法或广泛的系统毒性 1, 4, 5, 10。膳食摄入后的肠道序列仍缺乏充分整合，特别是人类肠道暴露证据与机制毒理学之间的联系。对于食品相关暴露而言，肠道不仅是摄入颗粒物的主要生物界面，也是消化转化、颗粒滞留、上皮反应、免疫激活和微生物群扰动汇聚的界面。本叙述性综述总结了MNPs引起内暴露诱导肠道损伤的现有证据。通过Web of Science数据库，使用与"微塑料"、"纳米塑料"、"食品暴露"、"胃肠道消化"、"肠道滞留"、"肠道屏障损伤"、"肠道微生物群"、"炎症性肠病"和/或"结直肠癌"相关的术语组合检索了相关文献，优先考虑近期的人类证据以及MNP暴露、肠道滞留和肠道损伤的代表性机制研究。必要时保留了早期研究以提供必要的机制背景，并综合考虑了不同研究类型、聚合物类型和研究主题的证据，以最大限度减少潜在的选择偏倚。综述首先介绍人类肠道暴露和滞留的证据，然后讨论影响肠道驻留的颗粒、消化和宿主相关因素。整合了涵盖氧化应激、先天免疫激活、屏障和结构损伤、肠道微生物群失调和功能改变以及疾病相关表型的毒理学证据，重点讨论炎症性肠病和结直肠癌。通过按"来源-转化-暴露-滞留-生物学反应"框架组织证据，将食品相关MNP来源、胃肠道转化、内暴露和肠道滞留以及下游损伤机制联系起来，本综述旨在阐明MNP相关风险的肠道基础，并为未来食品安全和人体健康评估识别关键空白（图1）。

章节片段

肠道暴露

本节综述了人类肠道MNP暴露特征、滞留决定因素及其在将外部摄入与内部状况联系起来中的意义，为后续讨论肠道损伤和机制奠定基础。

微塑料和纳米塑料引起的肠道损伤

作为抗消化和代谢的微小塑料，MNPs的实验暴露可引起肠道损伤，归纳为四个主要类别。MNP引起的效应被系统总结并讨论了以下内容：(1) 氧化应激和先天免疫激活；(2) 肠道屏障完整性破坏；(3) 肠道微生物群失调；以及 (4) 有病理和流行病学证据支持的肠道疾病或致病变趋势（图2）。代表性

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争财务利益或个人关系。

致谢

本稿件由国家自然科学基金资助（项目编号：32272426）。

王凯利|周淑婷|卢伟|许习涛|曹志军|高博岩

上海交通大学农业与生物学院食品科学与工程系，上海 200240，中国