《Frontiers in Toxicology》：Microplastic toxicity: mechanisms, assessment methods, and future research directions
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这篇综述系统整合了微塑料（MPs）的毒性机制与评估方法，提出“颗粒-环境-生物”级联效应框架，涵盖物理损伤（如肠道磨损）、化学毒性（添加剂浸出、污染物吸附）及生物相互作用（氧化应激、炎症通路）。作者批判性评价了传统毒理学端点与组学技术（如蛋白质组学、转录组学）的优劣，并倡导标准化剂量框架（颗粒数/质量计量）以提升研究可比性。最后，文章桥接生态与人类毒理学，为基于证据的政策制定提供行动策略。
微塑料（MPs）是直径小于5毫米的塑料颗粒，作为一种持久性环境污染物，已广泛分布于深海、淡水及陆地生态系统中。其毒性并非源于单一机制，而是由物理特性、化学行为及生物系统间的复杂相互作用共同驱动。
3 微塑料毒性机制
3.1 物理效应及颗粒特性调控
微塑料的物理毒性主要取决于其尺寸、形状（纤维>碎片>微珠）、表面粗糙度及聚合物类型（如聚乙烯PE、聚丙烯PP）。纳米塑料（NPs，<1微米）因尺寸优势更易穿透生物屏障（如肠道上皮、血脑屏障），并在小鼠、斑马鱼等模型中证实可进入大脑等组织。而大于1微米的MPs主要滞留于胃肠道或鳃组织，通过直接摩擦导致肠道黏膜磨损（如斑马鱼肠道上皮损伤），或引发慢性炎症与肉芽肿形成（如小鼠肺泡炎症）。表面老化（如紫外线照射产生裂纹）会进一步增强其吸附污染物能力。
3.2 化学效应及环境调控条件
微塑料作为化学载体，通过浸出内在添加剂（增塑剂、阻燃剂）和吸附外源污染物（重金属、农药、抗生素）放大毒性。环境因子如pH值（胃酸促进重金属解吸）、温度（升高加速浸出）、盐度（离子竞争吸附位点）及天然有机质（形成蛋白冠）共同调控污染物生物可利用性。在肠道微环境中，这些因素协同作用，可能导致内分泌干扰、神经毒性等复合效应，但当前研究多基于高剂量暴露，与真实环境浓度（ng/L–μg/L）存在差距。
3.3 生物相互作用与物种特异性
微塑料可诱导细胞级联反应，包括氧化应激（ROS过量生成）、DNA损伤、代谢紊乱（线粒体功能障碍）及炎症通路激活（如NF-κB、MAPK信号）。物种易感性受解剖结构（如滤食性生物暴露风险高）和解毒能力影响。近年研究发现MPs会扰乱肠道菌群（菌群失调），间接放大免疫抑制或营养吸收障碍。食物网中的营养转移可能导致污染物生物放大，但证据在陆地生态中尚不一致。
3.4 复合毒性
微塑料与污染物共存时常产生协同毒性，如增强抗生素吸收或延缓污染物代谢。然而，现有研究多局限于二元混合物，未能反映真实环境中多污染物共存的复杂性。
4 毒性评估方法学进展
4.1 传统毒理学端点
斑马鱼、水蚤等模型生物被广泛用于评估MPs的急性死亡、生长抑制等终点，但其对亚致死效应（如免疫抑制）灵敏度低，且实验剂量常远超环境实际水平。
4.2 组学技术
蛋白质组学揭示MPs干扰能量代谢和细胞骨架蛋白，转录组学发现免疫相关基因（如细胞因子）及氧化应激基因（SOD、CAT）表达异常。然而，组学数据与表型关联仍薄弱，且技术成本高、解读复杂。
4.3 计算模拟与模型
不良反应通路（AOPs）框架尝试连接分子起始事件与不良结局；毒代动力学（TK）模型模拟MPs在生物体内的吸收分布，但参数多基于理想化假设，缺乏实际环境验证。
4.4 先进体外模型
肠道芯片、肝脏器官芯片等三维模型可模拟MPs引发的屏障功能障碍或肝毒性，但尚不能完全复制整体生理反馈，且技术门槛限制高通量应用。
5 研究空白与未来方向
5.1 方法学标准化
亟需统一剂量计量标准：物性机制研究采用颗粒数剂量，化学毒性评估采用质量剂量，并强制报告聚合物类型、老化状态等参数。
5.2 长期低剂量暴露研究
当前短期高剂量实验难以反映真实暴露场景（如人类日均摄入数百颗粒）。未来需开展慢性暴露研究，关注跨代遗传效应（表观遗传修饰），并结合环境实测数据校准剂量。
5.3 人类健康风险评估
应建立人类特异性暴露模型，整合食品（海鲜、饮用水）MP监测数据及毒代动力学参数，重点探索MPs作为病原菌载体的风险及对肠道菌群的干扰机制。
5.4 先进技术整合
机器学习可预测MP毒性；拉曼光谱、高分辨率显微技术实现生物组织内MPs原位追踪；多组学联用有望系统解析毒性通路。
综上，微塑料的毒性研究需跨学科合作，通过标准化方法、长期暴露模拟及技术创新，最终推动基于科学证据的污染管控政策。
