首次在人眼房水中检测到微塑料:成分、分布及潜在影响

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:iScience 4.6

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  为探究微塑料(MPs)是否存在于人眼房水中,研究人员用 Py-GC/MS 技术检测,发现多种 MPs,为相关研究奠基。

  # 人眼房水中微塑料的惊人发现:来源、影响与启示
在现代生活中,塑料制品无处不在,从日常用品到工业材料,它们为人们的生活带来了极大的便利。然而,这些塑料制品在自然环境中逐渐分解,产生了微塑料(Microplastics,MPs)—— 粒径小于 5 毫米的塑料颗粒,成为了全球关注的新兴污染物。如今,微塑料的身影几乎遍布地球的每一个角落,从广袤的海洋到深邃的海底,从大气到土壤,甚至在生物体内也频频被发现。
大量研究证实,人类通过多种途径接触微塑料,如饮食摄入、呼吸吸入以及皮肤接触等,微塑料已在人体的多种组织和器官中被检测到,这引发了人们对其潜在健康风险的担忧。但令人疑惑的是,此前一直没有研究关注微塑料是否会进入人眼房水(aqueous humor)。人眼作为人体重要的感觉器官,其房水对于维持眼部生理平衡起着关键作用,它不仅为眼内组织提供营养,还参与调节眼压。而且,眼睛与外界环境直接接触,接触镜片等物品可能会引入微塑料,这使得微塑料进入房水的可能性增加,所以研究房水中是否存在微塑料显得尤为重要。

为了解开这一谜团,来自陕西眼科医院(西安人民医院 / 西安第四医院,西北大学附属医院)的研究人员 Kaiyun Zhang、Lei Yu、Laiqiang Qu 等人开展了一项研究,相关成果发表在《iScience》杂志上。

研究人员采用了热解气相色谱 - 质谱联用仪(Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry,Py-GC/MS)技术对人眼房水进行检测。该技术能够有效分离和鉴定挥发性和非挥发性化合物,广泛应用于分析各种合成聚合物,可通过测量特定聚合物的热解产物,以质量浓度对微塑料的成分和含量进行定量分析。研究样本来自 90 名参与者,包括 30 名儿童(患有先天性白内障)、30 名成年人(近视患者,行眼内植入式隐形眼镜(ICL)植入术)和 30 名老年人(患有年龄相关性白内障)。研究人员在手术过程中收集了他们的房水样本,并将其混合后分为 18 个测试样本,同时设置了 3 个超纯水对照样本。

研究结果


  1. 方法可行性验证:通过加标回收实验评估了 Py-GC/MS 方法在房水中检测微塑料的回收率,结果显示每种微塑料的回收率均超过 80%,证明了该方法适用于房水中微塑料的识别和定量分析。
  2. 房水中微塑料的种类:在对照样本中未检测到微塑料,而在房水样本中检测到了 5 种微塑料,分别为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺 66(PA66)和聚苯乙烯(PS)。其中,PE 和 PVC 是主要成分,在所有样本中均有较高比例;PP 主要在儿童样本中被检测到,PA66 则主要存在于成年人样本中,PS 仅在两个女性样本中微量检出。此外,还有 6 种目标微塑料(PMAA、PET、PC、PA6、PLA 和 PBAT)在所有样本中均未被检测到。
  3. 微塑料含量与年龄的关系:进一步分析发现,成年人房水中微塑料的总含量最高,其次是儿童,老年人最低。具体到微塑料成分,PE 在成年人房水中的含量显著高于老年人,且随着年龄增长,PE 的含量呈上升趋势;PP 主要存在于儿童房水中;PA66 是成年人房水中的重要成分,但在其他组中几乎不存在。不过,儿童与成年人、儿童与老年人之间微塑料总含量的差异无统计学意义。
  4. 微塑料含量与性别的关系:研究还发现,女性房水中微塑料的含量显著高于男性,但在各微塑料成分的比例上,男女之间差异不大。
  5. 不同微塑料成分的差异:对主要的微塑料成分进行单独分析,发现 PE 在各年龄组不同性别之间的浓度差异无统计学意义;PVC 在不同年龄组之间的浓度差异无统计学意义,但成年女性房水中 PVC 的浓度显著高于成年男性;PP 和 PA66 在各自主要存在的年龄组(儿童和成人)内,不同性别之间的浓度差异无统计学意义。

研究结论与讨论


这项研究首次证实了人眼房水中存在微塑料,这一发现为后续研究微塑料对眼内健康的影响奠定了重要基础,也有助于进一步了解微塑料在人体内的分布和转移情况。

研究人员分析了房水中存在 5 种微塑料的原因,认为 PE 和 PVC 在日常生活中广泛存在于各种塑料制品中,这解释了它们在房水中的高比例存在;PP 主要在儿童房水中被检测到,可能与儿童频繁接触的玩具、食品包装等塑料制品有关,且儿童的口欲期使其接触 PP 更为直接;PA66 主要存在于成年人房水中,可能与成年人接触的厨房用具等物品有关,已有研究表明 PA66 可从厨房用具迁移至食物中;PS 仅在两个女性样本中微量检出,可能是因为其他样本中 PS 的含量低于 Py-GC/MS 的检测阈值,或者是由于 PS 难以穿透血 - 房水屏障,又或是在体内已完全降解。

此外,研究中微塑料含量在年龄和性别上的差异,可能与不同年龄和性别人群的日常微塑料暴露量不同有关。例如,有研究表明成年女性从加工食品中摄入的微塑料量略高于成年男性,不同年龄组的饮料消费习惯也可能导致微塑料暴露量的差异,而且成年人在工作中的职业暴露也可能影响微塑料水平。

关于微塑料进入房水的潜在途径,虽然目前尚未完全明确,但研究人员推测,微塑料可能通过与小分子从血液进入房水类似的途径进入,因为已有研究在母乳、尿液和精液等体液中检测到微塑料,这表明微塑料可能会融入这些体液。同时,微塑料在房水中的存在也暗示血 - 房水屏障可能对微塑料具有一定的通透性,就像有研究发现微塑料可以穿过血 - 脑屏障一样。

在与其他体液中微塑料的比较方面,血液中检测到的微塑料数量较多,而房水与其他体液一样,微塑料主要由 PE、PS、PP 和 PVC 等组成,其中 PE 在所有体液中占比最大,这提示人们需要更多地关注 PE 对人体的潜在影响。然而,由于检测方法的不同导致浓度单位不一致,很难直接比较房水与其他体液中微塑料的含量。

对于微塑料对眼健康的影响,虽然目前尚无直接研究,但已有相关研究提供了一些线索。有研究在玻璃体液中检测到微塑料,并发现其与不良眼健康影响存在正相关;还有研究表明 PS 会对果蝇的视网膜产生影响,降低突触处自发连接电流的频率并改变视网膜受体电位幅度。另外,PS 对眼表组织也具有毒性,可降低人角膜上皮细胞的活力,诱导氧化应激和细胞凋亡,减少小鼠结膜囊中杯状细胞的数量,并引发眼表干眼样损伤和炎症。这些研究都暗示微塑料可能会对眼组织产生负面影响,但目前仍缺乏直接证据,需要进一步研究。

从微塑料的潜在生物毒性来看,已有研究表明微塑料可通过多种机制对人体产生不良影响,如诱导氧化应激、引发炎症反应、干扰代谢平衡、导致生殖毒性和基因毒性等。

尽管这项研究取得了重要成果,但仍存在一些局限性。例如,研究采用了混合样本的方式,无法进一步分析房水中微塑料含量与参与者生活习惯之间的潜在关系;未能检测到某些微塑料可能是由于其浓度低于检测阈值或技术限制;参与者的年龄分布不连续,且样本来自单中心,可能会限制研究结果的普遍性。未来的研究需要改进这些方面,以更深入地了解微塑料在眼内的情况及其对健康的影响。

总的来说,这项研究首次在人眼房水中检测到微塑料,揭示了微塑料在人体中的新分布,为后续研究微塑料对眼健康的影响提供了重要线索,也提醒人们需要更加关注微塑料对人体健康的潜在威胁,采取措施减少微塑料的暴露。
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