《Environmental Pollution》：A Case-Control Study Linking Concentrations of Microplastics in Human Cerebrospinal Fluid to Intracranial Aneurysm Risk
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微塑料污染与脑动脉瘤风险关联性研究通过分析48例脑动脉瘤（IA）和108例脑膜转移瘤（LM）患者的脑脊液样本，发现聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）占比超80%，其中PP和PVC与IA风险呈显著剂量反应关系（OR=2.25, 3.82）。采用贝叶斯核机器回归和量化G-计算模型验证协同效应，PVC贡献度最高（55.8%）。
方泽斌|王晓毅|吴凡|毛思涵|江浩|胡驰|张璐媛|范伟健|张超|兰萍|黄开远|翁玉祥|潘建伟
浙江大学医学院附属第一医院神经外科，中国浙江省杭州市310003
摘要：
微塑料（MPs）由于在环境中的广泛存在和对人类健康的潜在风险而成为全球关注的重点，然而它们对脑血管疾病的影响仍很大程度上未被探索。在这项病例对照研究中，我们从48名颅内动脉瘤（IA）患者和108名软脑膜转移（LM）患者中收集了脑脊液样本，并使用热解-气相色谱-质谱法检测了这些样本中的微塑料。在脑脊液样本中鉴定出七种类型的微塑料，其中聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯在超过80%的样本中存在。PE和PP是脑脊液样本中最常见的微塑料。当以LM患者作为对照组时，发现脑脊液中PP和PVC水平最高四分位的受试者患IA的风险显著增加。与最低四分位相比，PP和PVC水平的调整后风险分别增加了2.25倍（95%置信区间：1.68–5.94）和3.82倍（95%置信区间：2.57–5.41）。我们的分析显示，脑脊液中微塑料混合物浓度与IA风险之间存在显著的剂量-反应关系（p<0.01）。贝叶斯核机器回归和分位数g计算模型进一步揭示了微塑料共存的协同效应，其中PVC的贡献最大（权重55.8%）。我们的结果表明，脑脊液中微塑料水平升高可能与IA风险增加有关，这突显了进一步研究这一新兴健康风险的必要性。
引言
塑料废物的普遍污染构成了一个紧迫的全球环境威胁（Gautam等人，2024；Khoaele等人，2023）。当前的塑料废物管理策略明显不足，导致大量微塑料泄漏到自然生态系统中（Roy等人，2022）。微塑料在海洋和陆地环境中几乎无处不在（Primpke等人，2020；Zalasiewicz等人，2019）。科学证据证实，食物网和饮用水源普遍受到微塑料的污染（Bhattacharjee等人，2025；Sharma等人，2022）。因此，人类通过摄入受污染的食物和水、吸入空气中的颗粒物以及皮肤接触持续暴露于微塑料（Kibria，2024）。鉴于人类接触微塑料可能受到地区特定因素的影响（例如饮食习惯、饮用水来源和环境污染），居住稳定性在评估人类微塑料暴露时是一个重要因素（Borriello等人，2023；Chen等人，2025）。研究表明，微塑料可能随时间在人体组织中积累（Mohamed Nor等人，2021；Zhu等人，2024），短期居住可能无法充分反映个体的典型暴露情况。最近的生物监测研究在人类血液和许多组织（如胎盘、儿童心肌和肺）中检测到了微塑料（Enyoh等人，2023；Leslie等人，2022；Ragusa等人，2021）。长期暴露于微塑料可能通过炎症级联反应和氧化应激促进各种人类疾病的发病率和加速进展（Prata等人，2020；Zhang等人，2025b）。
目前检测微塑料的分析方法主要依赖于振动光谱技术，如拉曼光谱和傅里叶变换红外（FTIR）光谱（K?ppler等人，2016；Mikulec等人，2023；Xu等人，2019）。这些方法在全面的环境和生物监测方面存在固有局限性。例如，它们特别容易受到复杂样品组成中的基质效应影响，尤其是在异质生物样品中，并且在检测和分辨纳米塑料级别的颗粒时存在根本性限制（Joshi等人，2024；Xie等人，2024a）。相比之下，热解-气相色谱-质谱（Py-GC/MS）是一种先进的分析方法，适用于复杂的人源生物样本（Dzier?yński等人，2024；Picó和Barceló，2020）。Py-GC/MS在受控条件下热解微塑料的聚合物成分，通过色谱分离产生的热降解产物，并通过质谱检测进行明确的分子鉴定（Picó和Barceló，2020）。关键的是，Py-GC/MS能够实现微塑料在人类样本中的特定聚合物鉴定和定量，有效规避了光谱技术的尺寸限制（Ivleva，2021）。然而，Py-GC/MS分析也可能受到基质干扰的影响，特别是对于聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）等微塑料聚合物（Rauert等人，2025）。此外，建立生物学上合理的微塑料暴露浓度并采用严格的回收验证措施至关重要，以避免高估，因为生物样本中的实际检测限可能远高于名义值（Lamoree等人，2025；Rauert等人，2025）。Py-GC/MS仍然是可靠测量人类微塑料暴露和建立健康风险评估科学基础的重要工具。
人类中枢神经系统由于其解剖位置的隔离性和血脑屏障的选择性通透性，具有对有害物质的天然防护能力（Thorne等人，2022；Wu等人，2023）。尽管如此，微塑料仍能突破这一保护屏障，最近的研究证实它们存在于人类脑脊液和大脑中（Amato-Louren?o等人，2024；He等人，2025；Nihart等人，2025；Xie等人，2024b）。值得注意的是，使用聚苯乙烯（PS）纳米塑料的实验模型显示，在小鼠脑组织中存在剂量依赖性的积累，并伴有可测量的神经毒性效应（Liu等人，2023；Rafiee等人，2018）。颅内动脉瘤（IA）是全球主要的健康问题，影响约2-4%的人口（Alg等人，2013；?miel-Smorzyk等人，2022）。这些血管异常具有毁灭性后果，因为破裂事件的死亡率超过40%（Chen等人，2024）。同时，最近的生物监测研究报道了人类血液中微塑料的广泛存在。尽管这两种因素在人类中普遍存在，但它们之间的潜在关联尚未得到充分研究。虽然包括女性生理性别、高血压疾病、烟草使用和遗传倾向在内的传统风险因素已被充分描述，但环境污染物在IA发展中的可能作用仍不清楚（Brinjikji等人，2016；Ma等人，2024）。
实验室研究表明，微塑料可引发内皮细胞和血管平滑肌细胞的氧化损伤、血管炎症、脂质积累和程序性细胞死亡（Lee等人，2024；Wang等人，2023；Zhang等人，2022）。这些病理生理机制与IA的发展密切相关，包括慢性炎症、氧化应激和基质降解。尽管这些数据表明人类微塑料暴露与IA发病机制之间存在合理的生物学联系，但来自人类流行病学的研究数据仍然有限。
我们假设脑脊液中某些微塑料（如PP和PVC）的较高浓度可能与IA风险增加正相关，同时暴露于多种微塑料可能产生协同效应。因此，本研究收集了被诊断为IA和肺癌软脑膜转移（LM）患者的脑脊液样本。本研究的主要目标是（1）使用Py-GC/MS鉴定和量化IA和LM患者脑脊液中的目标微塑料聚合物浓度，以及（2）使用先进的统计模型评估这些微塑料对IA风险的单独和联合影响。
研究人群和脑脊液样本收集
本研究在2025年招募了新诊断为IA（n=48）和肺癌LM（n=108）的参与者，所有参与者在研究方案获得浙江大学医学院附属第一医院伦理委员会批准后提供了书面知情同意。符合条件的参与者需要能够独立完成标准化问卷和访谈。
人口统计特征
共有156名参与者参与了这项研究，包括48名IA患者（22名女性和26名男性）和108名LM患者（50名女性和58名男性）（表1）。IA和LM患者的平均年龄分别为64±5.1岁和65±6.8岁。IA和LM组之间的年龄和BMI分布相当。IA患者中接受高中教育的比例（58.3%）高于LM患者（46.3%）。
讨论
在这项队列研究中，我们分析了来自中国杭州的48名IA患者和108名LM患者的脑脊液样本，以评估脑脊液中微塑料的存在及其与IA风险的潜在关联。逻辑回归分析显示，脑脊液中微塑料水平与IA风险之间存在显著的正相关关系。为了进一步研究混合微塑料暴露的联合效应，我们使用了BKMR和QGC模型。
结论
本研究提供了初步观察证据，证明微塑料在人类脑脊液中广泛存在，并揭示了脑脊液中PP和PVC水平升高与IA风险增加之间的显著关联。检测到PE、PP、PVC和PS是脑脊液样本中的主要微塑料聚合物，这突显了微塑料污染在人类大脑中的普遍性。这项横断面研究无法确定微塑料水平与IA之间的因果关系。
CRediT作者贡献声明
方泽斌：资源、方法论、调查、概念化。
翁玉祥：写作——审稿与编辑、方法论、调查。
黄开远：监督、资源、调查、概念化。
张璐媛：资源、调查。
胡驰：调查。
张超：调查。
范伟健：资源、调查。
吴凡：资源、调查、概念化。
王晓毅：资源、方法论。
潘建伟：监督、资源、调查。
江浩：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了浙江省自然科学基金（LZ20H090002）的支持。
