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为探究微塑料对人体的影响,印度理工学院印多尔分校的研究人员开展微塑料在人体系统中渗透及致病影响的研究,发现其会在胃肠道积累并可能致病。该研究意义重大,强烈推荐科研读者阅读12。
在当今社会,塑料可以说是无处不在。从我们日常使用的塑料袋、塑料餐具,到各种工业产品,塑料凭借着强度高、耐用、成本低等优点,广泛应用于各个领域。然而,随着塑料使用量的急剧增加,塑料垃圾也越来越多,这逐渐成为了一个让人头疼的大问题。
这些塑料垃圾在环境中很难自然降解,它们会慢慢分解成微小的颗粒,也就是微塑料(直径≤5mm 的塑料颗粒 )和纳米塑料(直径在 1nm - 1μm 的塑料颗粒 )。这些微小的塑料颗粒可不得了,它们就像隐藏在环境中的 “小怪兽”,悄无声息地渗透到各种生态系统里。在海洋中,塑料垃圾占到了海洋垃圾的 60 - 80%,它们被紫外线、海水和水生生物分解成微塑料,许多海洋生物,像贝类、鱼类、水生哺乳动物和海鸟等,都会不小心把这些微塑料吃进肚子里。在陆地上,土壤里也积累了大量的微塑料,其浓度在高度污染地区甚至能达到土壤重量的 6.7%。
虽然微塑料对水生生态系统和生物的危害已经有了不少研究,但对于它们对人类健康的影响,我们了解得还远远不够。比如说,微塑料进入人体后,到底会对我们的身体造成哪些危害?它们会在我们身体的哪些部位积累?这些问题就像一团团迷雾,笼罩在科研人员的心头。为了揭开这些谜团,来自印度理工学院印多尔分校感染生物工程小组等机构的研究人员展开了深入研究,他们的研究成果发表在了《Heliyon》期刊上,论文题目是《The infiltration of microplastics in human systems: Gastrointestinal accumulation and pathogenic impacts》 。这篇研究主要探讨了微塑料在人体系统中的渗透情况,尤其是在胃肠道的积累以及可能引发的致病性影响,这对于我们了解微塑料对人类健康的威胁有着非常重要的意义。
在研究过程中,研究人员用到了好几种关键技术方法。他们通过收集不同来源的样本,像人体的血液、粪便、肺组织,还有水生生物、植物等,来分析微塑料的存在情况。利用光谱技术,比如拉曼光谱,检测样本中微塑料的含量和种类。此外,还进行了体外实验和动物实验,观察微塑料对细胞和生物体的影响。
下面我们来详细看看研究的结果。首先是塑料添加剂的积累和毒性。塑料是由石化原料制成的合成聚合物,为了让塑料具备各种不同的性能,人们会在生产过程中添加很多化学物质,像填料、抗老化剂、着色剂、增塑剂等等。这些添加剂虽然能让塑料变得更好用,但它们可不是老老实实待在塑料里的。它们会从塑料中渗出,进入环境。像鱼类、海鸟等生物吃了含有添加剂的塑料后,这些添加剂就会在它们体内积累,还会通过食物链传递到更高的营养级,对生物的健康产生各种危害,比如致癌、影响生殖健康,还可能干扰内分泌系统,引发肥胖、心血管疾病、生殖障碍,甚至癌症等严重疾病。
接着是微塑料在不同生物体中的进入和积累情况。在植物方面,塑料的稳定性和耐久性使得它们容易在土壤中积累,进而影响植物的生长。像聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE),就是受污泥、塑料薄膜、污水和富塑料水灌溉影响的土壤中的主要污染物。微塑料可以通过植物的根系进入植物体内,影响植物对水分和养分的吸收,还会阻碍植物的生长和光合作用,降低植物的生物量。而且,人类以植物为食,植物中的微塑料会随着食物进入人体,导致微塑料在人体内的生物积累。在水生生物方面,海洋中的塑料垃圾会分解成微塑料,水生生物会因为不加选择的摄食机制而摄入微塑料。这些微塑料进入水生生物体内后,大部分会留在消化系统中,有些还会附着并转移到其他组织,像鳃、肌肉和肝脏等。微塑料会对水生生物造成物理伤害,比如阻塞和内部磨损,还会引发炎症反应,影响它们的健康,甚至导致死亡。而对于人类来说,我们主要通过食物、饮用水和空气接触微塑料,化妆品中也可能含有微塑料。研究发现,微塑料可以通过血液循环进入人体的各个器官,甚至能穿过胎盘和血脑屏障(BBB) 。通过分析粪便样本,也证实了人体摄入微塑料的事实。
然后是塑料摄入对人体造成的影响,包括急性和慢性疾病。在急性疾病方面,主要是炎症。研究发现,摄入一定剂量的微塑料和纳米塑料会改变人体肠道微生物群落,促进有害细菌的生长,抑制有益细菌的繁殖,从而引发肠道炎症。比如在小鼠模型中,研究人员观察到微塑料会导致胃损伤和炎症,其引发炎症的途径可能是通过激活免疫细胞释放细胞因子,或者是微塑料被吞噬后产生活性氧物质(ROS) ,进而导致细胞凋亡。在慢性疾病方面,微塑料可能会致癌。微塑料具有疏水的表面和较大的比表面积,能够吸附环境中的有害物质,像持久性有机污染物(POPs) 、多环芳烃(PAHs)等,并将这些有害物质运输到人体组织中,增加致癌风险。多项研究表明,微塑料可以引发细胞毒性、促炎活性和产生 ROS,对人体健康造成潜在威胁。
再看看微塑料和纳米塑料可能的致病机制。在心血管系统方面,研究发现微塑料会对心肌组织产生毒性,影响心脏功能。当微塑料进入心肌细胞后,会导致心肌损伤和细胞凋亡,增加心肌损伤的标志物水平,进而引发血管功能损伤、血压升高、心肌梗死和心血管纤维化等疾病。在胃肠道方面,微塑料可能会穿过肠道上皮细胞,虽然吸收率可能较低,但较小的颗粒仍有可能被肠道细胞吸收,并在体内分布和积累。微塑料与肠道上皮细胞的相互作用会破坏细胞间的完整性和黏液屏障,影响肠道微生物群落的平衡,导致肠道菌群失调,进而引发各种疾病。在神经系统方面,虽然对哺乳动物模型的研究相对较少,但已有研究表明,小尺寸的塑料颗粒可以穿过血脑屏障,对大脑造成神经毒性。比如在小鼠实验中,微塑料和纳米塑料会破坏血脑屏障的紧密连接,改变炎症细胞因子的水平,导致氧化应激和神经信号传递异常,可能引发阿尔茨海默病、多发性硬化等神经系统疾病。
最后来看看研究的结论和讨论。这项研究表明,塑料的广泛使用导致了微塑料和纳米塑料的大量产生,这些微小的塑料颗粒通过多种途径进入人体,主要在胃肠道和淋巴结积累。虽然目前还没有确凿的证据表明微塑料对人类健康有直接的严重影响,但在人体组织和粪便中发现微塑料,已经强烈暗示了它们在人体内的摄入和积累。微塑料的存在会导致炎症、肠道上皮损伤、肠道屏障破坏和肠道微生物群落失调等问题,而且它们的表面还能吸附污染物和毒素,为有害微生物提供生存环境,增加了肠道菌群失调和病原体入侵的风险。所以,微塑料与人类胃肠道失调之间很可能存在关联,这需要更多的研究来证实。
这项研究的意义重大,它为我们敲响了警钟。随着塑料使用的日益广泛,微塑料对人类健康的潜在威胁不容忽视。虽然目前还存在一些未知,但研究已经揭示了微塑料可能带来的种种危害。这不仅提醒科研人员要进一步深入研究微塑料对人类健康的影响,也呼吁公众提高对塑料污染问题的认识,减少塑料的使用,共同保护我们的生态环境和自身健康。未来,我们需要更多的研究来填补知识空白,找到有效的方法来减少微塑料对人类和环境的危害,让我们的生活更加健康、美好。
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