科学家们在微塑料的细胞识别方面取得了突破

塑料垃圾降解产生的微塑料无处不在。它们可能通过饮食和吸入进入人体，并被巨噬细胞吞噬。然而，目前尚不清楚巨噬细胞如何识别微塑料。现在，日本科学家发现Tim4是一种识别凋亡细胞的受体，它促进了微塑料和巨噬细胞之间的相互作用，并可能阻碍一种被称为泡泡细胞作用的重要细胞过程。他们的发现揭示了微塑料的吸收、分布和潜在毒性。

　　

   

   

图片:在一项新的研究中，研究人员发现，巨噬细胞上的一种识别凋亡细胞的受体Tim4促进了微塑料和巨噬细胞之间的相互作用，并阻碍了一种称为泡胞作用的重要细胞过程。

来源:日本立命馆大学Masafumi Nakayama

全球生产的近2亿吨一次性塑料中，有很大一部分最终被丢弃为废物。这种塑料最终会分解成0.1 - 1000微米大小的微塑料颗粒，这是一个令人担忧的问题。人类不仅通过食物摄入，还通过吸入接触到微塑料，它们在血液和器官中的存在已经被记录在案。目前尚不清楚长期暴露于微塑料是否会影响人体健康，但它们是巨噬细胞吞噬的目标——外来颗粒吞噬的过程。除了病原体，巨噬细胞还通过识别吞噬目标特定部分的模式来识别纳米材料等环境颗粒。虽然被认为是生物惰性和非炎症性的，但尚不清楚巨噬细胞如何识别微塑料，以及微塑料吞噬后它们自身的功能如何受到影响。

现在，立命馆大学和岛根大学的一组研究人员阐明了聚苯乙烯(PS)微塑料如何与巨噬细胞相互作用。他们的研究结果发表在《全环境科学》杂志上。这篇论文于2023年3月3日在线发表，并将于2023年6月1日发表在该杂志第875卷上。

由立生命馆大学Masafumi Nakayama教授领导的研究小组发现了PS微塑料与巨噬细胞上T细胞免疫球蛋白粘蛋白4 (Tim4)受体之间之前未知的芳香-芳香界面的作用。他们之前的研究表明，Tim4可以识别碳纳米管(吞噬作用后不能被消化但会引发炎症的颗粒)。当被问及这项研究的动机时，中山教授说:“我们很想知道Tim4是否与由芳香族苯乙烯单元组成的PS结合，以及这种相互作用是否会扰乱免疫反应。”

该小组利用分子技术和小鼠和人类细胞系来研究PS微塑料识别。他们测量了泡泡细胞作用(巨噬细胞吞噬凋亡细胞)，并通过分析活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、白细胞介素-1β (IL-1β)和暴露于PS后的肿瘤坏死因子α (TNF-α)的产生来监测免疫反应。

研究小组发现，Tim4缺失突变体产生的巨噬细胞不能吞噬PS微塑料或多壁碳纳米管(MWCNTs)，从而证实了Tim4在PS识别中的作用。在阐述主要发现时，中山教授说:“虽然MWCNT吞噬确实诱导了免疫反应的产生，但本研究中使用的PS微塑料并未诱导NO、ROS或TNF-α的释放。这表明PS微塑料没有炎症，巨噬细胞也可以区分颗粒。”

研究结果表明，Tim4上的结合位点在其胞外环上含有一个与PS结合的芳香族簇，此外，PS微塑料竞争性地阻止了泡泡细胞作用的过程。这很重要，因为它强调了PS微塑料不会直接促进急性炎症;然而，接触大量PS微塑料可能会引起慢性炎症，导致自身免疫性疾病。

该小组对他们在微塑料和生物系统之间的新界面的发现感到兴奋。关于未来的研究方向，中山教授总结道:“我们已经为更好地理解生物可用PS微塑料的吸收、分布、排泄和毒性奠定了基础。”

文章标题

Tim4, a macrophage receptor for apoptotic cells, binds polystyrene microplastics via aromatic-aromatic interactions