《Journal of Xenobiotics》：Micro- and Nanoplastics as Environmental Stressors: Mechanistic Links Among Gut Dysbiosis, Inflammation, and Systemic Health Effects
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微塑料和纳米塑料（MNPs）已成为广泛存在的环境污染物，越来越多的证据表明，慢性暴露可能对人类健康产生不利影响。实验性和新兴的人类研究显示，MNPs可与多种生物系统相互作用，并触发一系列机制，包括氧化应激、线粒体功能障碍、细胞损伤、屏障破坏以及免疫和炎症反应。
微塑料和纳米塑料（MNPs）已成为广泛存在的环境污染物，越来越多的证据表明，慢性暴露可能对人类健康产生不利影响。实验性和新兴的人类研究显示，MNPs可与多种生物系统相互作用，并触发一系列机制，包括氧化应激、线粒体功能障碍、细胞损伤、屏障破坏以及免疫和炎症反应。这些效应可能涉及与组织和细胞的直接相互作用，以及间接途径，包括肠道微生物和肠道稳态的改变。进而，持续性的炎症和代谢紊乱可能促进组织功能障碍以及慢性疾病的发生或进展。本叙述性综述总结了当前关于MNP暴露生物学效应的证据，重点关注将环境暴露与慢性炎症和疾病联系起来的作用机制。研究人员讨论了MNPs在心血管、肝脏、肾脏、呼吸系统和神经系统疾病中的潜在参与，同时强调了肠道微生物群和肠道屏障作为这些效应潜在调节因子的新兴作用。鉴于当前人类证据的局限性以及实验模型的异质性，研究人员还讨论了主要知识空白，以及需要进一步的机制性和流行病学研究来阐明慢性MNPs暴露的临床相关性。
1. 引言
塑料自19世纪末发现以来，凭借其多功能性、耐用性、低成本和易获取性，深刻改变了制造业、医学和日常生活。全球塑料产量从1950年的约200万吨增至2019年的3.68亿吨，并预计到2050年可能达到9亿至11亿吨。塑料在环境中经机械磨损、热降解和紫外线辐射可形成微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）。由于肠道微生物群对饮食和环境因素高度敏感，摄入或吸入的MNPs可能影响其组成和功能，导致菌群失调，进而促进肠道炎症和慢性疾病的发生发展。本综述旨在探讨MNPs、肠道微生物群与炎症之间的相互作用，并分析其临床后果和研究空白。
2. MNPs的人体暴露与生物分布
塑料颗粒按尺寸分类：≤5 mm为微塑料（MPs），<1 μm为纳米塑料（NPs）。常见聚合物包括聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚氨酯（PU）。MNPs可通过摄入、吸入和皮肤接触进入人体，并已在外周血、胎盘、母乳、肺组织、粪便和尿液等多种生物样本中检出。小颗粒可经细胞内吞等途径穿过肠屏障进入循环，进而分布至多个器官。血液中已检出PET、PP、PE、PS等聚合物，且较高循环负荷与凝血标志物改变相关。胎盘、母乳和肺组织中的MNP检出进一步证实了其系统性分布能力。粪便中的MP浓度与塑料食品包装使用及超加工食品摄入相关，结直肠癌患者粪便中的MP含量显著高于健康人群。当前检测依赖μ红外光谱、拉曼显微光谱、热裂解-气相色谱/质谱（Py-GC/MS）等专门技术，方法学异质性较大。
3. MNPs与慢性疾病
肾脏疾病：实验模型显示，MNPs可在肾脏蓄积，诱导活性氧（ROS）过量产生、抗氧化防御下调、线粒体功能障碍、炎症和纤维化。人类尿液和肾组织中已鉴定出PE、PVC和PP颗粒。MNPs可能通过破坏肠道屏障、增加脂多糖（LPS）入血并激活补体途径，经肠道-肾脏轴参与肾损伤。
肺部疾病：吸入是MNPs的重要暴露途径。小于10 μm的颗粒可到达支气管和肺泡，诱发以TNF-α、IL-6升高及TLR2/NF-κB通路激活为特征的炎症反应。实验证据提示MNPs可能与慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘和肺癌相关，涉及氧化应激、铁死亡、嗜酸性粒细胞浸润和气道重塑。
神经系统疾病：实验研究表明，NPs可穿过血脑屏障，诱导神经炎症、氧化应激、突触功能障碍和认知损害，并促进α-突触核蛋白和β-淀粉样蛋白聚集。脑脊液研究显示，淀粉样蛋白阳性个体中PE和PVC水平较高，PE浓度与Aβ42水平和简易精神状态检查（MMSE）评分呈负相关，提示MNPs可能与阿尔茨海默病相关改变存在关联。
肝脏疾病：MNPs可经门静脉到达肝脏，引发炎症、氧化应激和代谢紊乱，并可升高甘油三酯和胆固醇水平，促进非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）样改变。动物实验观察到脂质蓄积和肝脏炎症，且MPs可上调脂质积累相关基因，并与肝细胞癌存在相关性。
癌症发生：MNPs通过慢性炎症、氧化应激和DNA损伤参与肿瘤发生，并可激活MAPK/ERK和PI3K/AKT等信号通路。结直肠癌患者肿瘤组织和血液中可检出MPs；小鼠实验显示MPs诱导肠道菌群失调、损害抗肿瘤免疫，并促进结直肠癌进展和免疫治疗耐药。MNPs携带的双酚A（BPA）、α-玉米赤霉醇（αZAL）和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）等致癌性添加剂还可作为内分泌干扰物，与乳腺癌等相关。
心血管疾病：MNPs可诱导氧化应激、内皮功能障碍、慢性炎症、代谢紊乱和血栓形成。动物实验显示PS MPs可促进肥胖、胰岛素抵抗和动脉粥样硬化。人类诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）研究证实，低剂量PS MNPs可损害细胞活力、收缩功能和钙稳态，并促进心肌细胞肥大。颈动脉斑块中检出PE和PVC的患者，其主要不良心血管事件风险显著升高；ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者冠状动脉血中MNP检出率和浓度更高，且与PM
2.5暴露相关。
4. MNPs对肠道微生物和肠道稳态的破坏
短期暴露即可显著改变肠道微生物群的组成和多样性。PET暴露可直接与肠道微生物互作，促进微生物聚集和生物膜样结构形成。MNPs还可作为微生物和抗生素耐药基因的载体，并吸附重金属及持久性有机污染物，加剧肠道氧化应激和炎症。MNPs可破坏黏液层和上皮完整性，诱导ROS产生，激活NF-κB、MAPK和NLRP3炎症小体，释放TNF-α、IL-1β和IL-6等细胞因子，导致紧密连接蛋白（occludin、claudins、ZO-1）丢失和肠道通透性增加。颗粒大小、形状、表面电荷及化学添加剂均影响肠道毒性。系统综述显示，PS暴露可降低菌群多样性，耗竭乳杆菌属（Lactobacillus）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）和瘤胃球菌科（Ruminococcaceae），富集变形菌门（Proteobacteria）、螺杆菌属（Helicobacter）和葡萄球菌属（Staphylococcus）等促炎菌群。肠道屏障受损进一步促进MNPs和微生物产物进入循环，形成自我强化的炎症循环。
5. 研究空白与未来展望
目前MNPs提取和定量方法缺乏标准化，妨碍结果比较和荟萃分析。纵向人类研究稀缺，多数证据来自横断面研究、体外消化模型或动物实验。未来需建立标准化分析方案，开展前瞻性队列研究，并结合表观基因组学、转录组学、脂质组学、宏基因组学、代谢组学、蛋白质组学和暴露组学等多组学策略，阐明MNPs影响菌群和宿主健康的具体机制。
6. 结论
MNPs作为新型环境应激源，可通过改变肠道微生物群促进炎症和多种疾病的发生，包括癌症、肺部疾病、心血管疾病和神经系统疾病。未来需进一步明确剂量-反应关系、识别易感人群，并为减少塑料暴露的公共卫生政策提供科学依据。
