《Environmental Pollution》：Ingestion of a human-relevant mixture of environmentally sourced microplastics promotes inflammation and tumorigenesis in the mouse colon.
编辑推荐：
微塑料混合物通过剂量依赖性改变结肠转录组，抑制热休克蛋白表达，并增加炎症和结直肠癌风险。研究使用环境来源的PP、PET、PS、PE不规则碎片，经低温粉碎和筛分后，以5、50、500 μg/g剂量喂养小鼠30天，发现中剂量显著加重DSS诱导的结肠炎，高剂量加剧AOM/DSS诱导的结直肠癌发展，提示环境微塑料对肠道免疫和肿瘤发生的影响。
马吉德·杜伊纳（Madjid DJOUINA）| 穆里尔·皮沙万（Muriel PICHAVANT）| 克里斯托夫·瓦克辛（Christophe WAXIN）| 亚历山大·德奥（Alexandre DEHAUT）| 苏齐·洛伊松（Suzie LOISON）| 埃梅琳·德里恩库尔（Emeline DRIENCOURT）| 阿梅莉·德博热（Amélie DEBORGHER）| 卡普辛·巴莱桑丹（Capucine BALESDENT）| 大卫·洛奈（David LAUNAY）| 劳伦特·杜布库瓦（Laurent DUBUQUOY）| 吉约姆·杜弗洛斯（Guillaume DUFLOS）| 玛蒂尔德·博迪-马拉佩尔（Mathilde BODY-MALAPEL）
里尔大学（Univ. Lille）、法国国家健康与医学研究院（Inserm）、里尔大学医院（CHU Lille）、U1286-INFINITE项目——炎症转化研究机构，法国里尔59000
摘要
随着社会对塑料消费量的不断增加，微塑料在环境中扩散，这些微塑料通过进入食物链和陆地生态系统，导致人类接触到多种形式的塑料颗粒。本研究旨在阐明一种现实中的微塑料混合物对结肠的影响。研究人员将四种主要聚合物的微塑料碎片冷冻研磨后，以三种剂量（5、50和500微克/克）加入小鼠饮食中，以模拟人体粪便中的微塑料比例。30天的暴露实验显示，这种微塑料混合物会改变结肠的转录组，导致热休克蛋白表达下调。在所有剂量下，T细胞激活和细胞因子-细胞因子受体信号通路均出现紊乱，同时伴随肠系膜淋巴结的免疫功能障碍。在DSS诱导的结肠炎模型中，30天的暴露会加重结肠炎症，表现为结肠重量与体积比的增加、髓过氧化物酶活性的上升以及细胞因子水平的升高。在高剂量下，75天的暴露还会加剧AOM/DSS诱导的结直肠癌模型的肿瘤发生，表现为内镜检查、宏观观察和组织学评估结果的恶化，以及Cyclin D1和MYC蛋白表达的增加。研究表明，小鼠口服这种模拟人体粪便中微塑料成分的混合物会导致结肠转录组失调，并增加炎症和肿瘤发生的风险。
引言
过去半个世纪以来，塑料的生产、使用和废弃物产生量呈指数级增长，导致塑料碎片通过环境传输和沉积在全球范围内广泛分布（Thompson等人，2024年）。自然环境降解、风化以及塑料制品的破碎作用会产生直径小于5毫米的微塑料颗粒（MPLs）。为评估其潜在的健康影响，近年来进行了大量研究。越来越多的证据表明，摄入的球形微塑料具有肠道毒性，可引发促炎、促氧化作用，破坏肠道屏障并导致菌群失衡（Djouina等人，2024年）。除了慢性炎症外，摄入的微塑料还可能与结直肠癌的发生有关（Cheng等人，2024年）。此外，微塑料还与抗生素耐药性的出现有关，增加了土壤（Wang等人，2024年）以及水生、陆地、大气和动物肠道环境中的抗生素耐药基因数量（Liu等人，2024年）。2019年，首次在人类粪便中检测到微塑料的存在（Schwabl等人，2019年）。研究对象为8名年龄在33至65岁之间的健康志愿者，来自日本、俄罗斯、荷兰、英国、意大利、波兰、芬兰和奥地利。其中，聚丙烯（PP）占比最高（62.8%），其次是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，17%）、聚苯乙烯（PS，11.2%）和聚乙烯（PE，4.8%）；其他聚合物占比仅4.15%。此后，多项研究在不同年龄和地区均证实了粪便中存在微塑料（Hartmann等人，2024年；Schwenger等人，2024年；J. Zhang等人，2021年），甚至在新生儿胎便中也能检测到微塑料（Braun等人，2021年；Liu等人，2023年、2022年），且微塑料碎片占主导地位。从化学成分来看，不同样本间的聚合物组成差异很大。例如，在中国北京26名年轻男性学生中，PP和PET占比最高，其次是PS、PE和PVC（N. Zhang等人，2021年）。在其他中国城市的学生样本中，PE、PVC、PS、PP、PET和PA 66是主要的微塑料成分（Song等人，2025年）。总体而言，不同国家甚至同一国家内的个体之间，聚合物组成存在显著差异。聚合物的化学鉴定采用了多种方法，包括拉曼/微拉曼光谱（μRaman光谱）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）/微傅里叶变换红外光谱（μFTIR）、热解-气相色谱-质谱（Py-GC/MS）和激光直接红外光谱（LDIR），并配合了相应的样品预处理技术。Roslan等人（Roslan等人，2024年）总结了各种方法的优缺点。综述还汇总了所有关于人类粪便中微塑料的研究，发现前一项研究中的四种主要聚合物（PP、PET、PS和PE）在后续研究中均被反复检测到。然而，由于缺乏适用于生物组织的自动化分析方法，目前仍难以准确评估人体内微塑料的负担。微塑料对环境和人类的普遍污染来源于多种途径。它们来自食品包装和加工过程（Shruti等人，2020年）、食品储存（Hee等人，2022年）和烹饪过程（Cole等人，2024年；Snekkevik等人，2024年）。一次性塑料容器（如一次性饮料杯Zhou等人，2022年）和外卖容器（Du等人，2020年；Hu等人，2023年）是微塑料的主要来源。此外，食品在包装前可能已经含有微塑料，因为环境污染物会通过水和食物链传播。土壤中的亚微米级微塑料会被农作物吸收（Li等人，2023年、2020年），尤其是叶类蔬菜；这些作物会吸收土壤中的微塑料（Hua等人，2024年；Liu等人，2025年）以及大气中的微塑料（Canha等人，2023年；Zhou和Xia，2024年）。在食物网中，微生物之间会传递微塑料，尤其是通过食用受污染的猎物，从而在海洋和淡水系统中发生生物积累和生物放大效应（Bhatt和Chauhan，2023年；Justino等人，2023年；Saikumar等人，2024年；Tansel，2026年）。海鲜和鱼类中的微塑料也是人类暴露的途径之一（Kibria，2023年）。微塑料还存在于农场动物粪便中（Sheriff等人，2023年）；在西班牙，研究表明羊在食用蔬菜残渣后粪便中检测到微塑料，提示这些微塑料可能通过草或蔬菜进入动物体内（Beriot等人，2021年）。总之，多种来源直接或间接污染了人类的饮食。因此，研究微塑料的影响至关重要。然而，关于环境微塑料的影响研究较少，大多数研究仅分析了市售微塑料。这些市售微塑料无法模拟其在环境中的机械、光学、热学和生物老化过程，且与其在自然环境中的形式和所含添加剂存在差异。因此，本研究试图更真实地反映人类接触环境微塑料的情况，并专门探讨直接来自环境的微塑料的影响。
我们假设环境微塑料的暴露会破坏肠道免疫力，从而促进结肠的炎症和肿瘤发生。基于首次关于人类粪便中微塑料的研究，我们使用与人类粪便中相似比例的PP、PET、PS和PE微塑料混合物进行了实验（Schwabl等人，2019年）。本研究重点关注45-100微米的颗粒大小范围，这一尺寸在人类粪便样本中一直被观察到（Roslan等人，2024年）。小鼠长期暴露于这种混合物的三种剂量下，我们通过结肠转录组分析和肠系膜淋巴结的流式细胞术评估了免疫反应。接下来，我们在DSS诱导的结肠炎模型以及AOM/硫酸葡聚糖（DSS）诱导的结直肠癌模型中研究了微塑料混合物对结肠炎症和肿瘤发生的影响。
微塑料混合物（MPL-M）的制备
在法国Audinghen的Cap Gris-Nez和Le Portel收集了海滩上的塑料垃圾，分别用于分析PS、PE、PP和PET成分。由于需要大量PP，因此将三种塑料混合在一起（具体比例见补充图1）。塑料碎片经过清洗、冷冻研磨和筛分处理（Djouina等人，2025年）。
微塑料混合物的表征
45-100微米大小的微塑料混合物通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行了表征，并确认了其聚合物成分
微塑料混合物的表征
从海滩上收集的塑料碎片中制备了PE、PET、PP和PS颗粒，并通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析了其聚合物组成（见补充图1）。这些颗粒的平均Feret直径在50.4至66.7微米之间，形状因子在0.46至0.65之间， elongation因子在1.67至1.93之间，球形度在0.36至0.44之间，证实所有颗粒均为不规则形状。在微塑料碎片中检测到了多种添加剂（表1）。在PE和PET衍生的碎片中检测到了邻苯二甲酸二甲酯
讨论
微塑料对环境的普遍污染引发了人们对人类健康的担忧。实际研究表明，微塑料污染与野生动物健康问题存在关联。特别是在海洋生态系统中，长期暴露于微塑料会降低动物的摄食量和能量储备，进而影响其繁殖能力和生长（Galloway等人，2017年）。类似的现象也在其他野生动物中得到证实
结论
实验表明，摄入来自环境的、形状不规则的微塑料混合物会对小鼠结肠产生多种不良影响：转录组显著紊乱，热休克蛋白表达受到剂量依赖性的抑制，同时增加了结肠炎和结直肠癌的发生风险。然而，这项研究仍处于初步阶段，受现有知识水平的限制。
作者贡献声明
吉约姆·杜弗洛斯（Guillaume DUFLOS）：负责研究监督和资金筹集。玛蒂尔德·博迪-马拉佩尔（Mathilde Body-Malapel）：负责撰写初稿、数据可视化、结果验证、研究设计、资金筹集、数据分析及概念框架构建。马吉德·杜伊纳（Madjid DJOUINA）：负责数据可视化、方法学设计及数据分析。穆里尔·皮沙万（Muriel PICHAVANT）：负责撰写初稿、数据可视化及研究监督。克里斯托夫·瓦克辛（Christophe WAXIN）：负责数据分析。卡普辛·巴莱桑丹（Capucine BALESDENT）：负责数据分析。大卫·洛奈（David LAUNAY）：未引用的参考文献
Yang等人，2023年；Zhang等人，2021年。伦理批准
本研究已获得里尔大学动物护理与伦理使用委员会的研究伦理批准（委员会编号75；授权编号APAFIS #9249-2017031312157794和#26945-2020071610201738）。利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响研究结果的财务利益或个人关系。资助
本研究得到了法国奥德-法兰西大区（STIP Plasticolo）和法国国家研究机构（ANR-22-CE34-0002-01、UCplastic）的资助。利益冲突声明
作者声明：玛蒂尔德·博迪-马拉佩尔表示获得了奥德-法兰西大区的财政支持；若有其他作者，他们也声明没有可能影响研究结果的财务利益或个人关系。致谢
作者感谢Charlotte Himber进行添加剂分析，以及Cécile Vignal在研究团队资金筹集方面的帮助。
