综述：微塑料、纳米塑料与PM2.5在心血管疾病中的作用：新兴机制、影响及治疗前景

《Food and Chemical Toxicology》：Micro- and Nanoplastics and PM2.5 in Cardiovascular Disease: Emerging Mechanisms, Impacts, and Therapeutic Insights

微纳米塑料（MNPs）和PM2.5作为独立环境风险因素，通过氧化应激、代谢紊乱及免疫失调等机制影响内皮功能，促进动脉粥样硬化和心肌损伤，综述整合现有证据并提出早期诊断标志物及防控策略。

　　

孔思琳|张凯欣|桑家军|张静文|阚成霞|孙晓东|侯宁宁

内分泌与代谢科，山东省内分泌与代谢疾病重点医学与健康实验室，山东第二医科大学附属医院，中国潍坊

摘要

微塑料和纳米塑料（MNPs）以及细颗粒物（PM2.5）已成为独立但尚未得到充分认识的心血管疾病（CVD）的环境风险因素。它们的超微小尺寸、较大的表面积和高吸附能力不仅有助于穿透上皮细胞并在体内扩散，还能直接与血管和心脏组织相互作用。越来越多的流行病学和实验证据表明，长期暴露于MNPs和PM2.5与内皮功能障碍、动脉粥样硬化、心律失常和心肌损伤有关。为了全面了解这一现象，我们系统地检索了PubMed、Web of Science、Embase和Scopus数据库中关于MNPs和PM2.5暴露对心血管或代谢影响的研究。我们综合了现有的流行病学和机制学证据，重点探讨了氧化应激、线粒体功能障碍、铁死亡、免疫代谢重编程、内分泌紊乱和表观遗传重塑在污染物引起的心血管病理学中的作用。这些相互关联的过程共同损害了内皮功能，促进了动脉粥样硬化的发生，并危及心脏健康。本综述整合了最新的机制学见解，确定了潜在的早期诊断生物标志物和治疗靶点，并讨论了预防和政策措施。

引言

心血管疾病（CVD）仍然是全球主要的死亡原因，占所有死亡人数的近三分之一（GBD 2019 Risk Factors Collaborators, 2020; Tan et al., 2025a）。虽然高血压、吸烟、血脂异常和糖尿病等传统风险因素已被广泛认识，但环境污染也越来越被认为是影响心血管健康的一个可改变因素。在环境毒素中，微塑料和纳米塑料（MNPs）以及细颗粒物（PM2.5）由于其普遍存在、独特的物理化学性质和生物反应性而引起了越来越多的关注。流行病学研究一致表明，空气污染与心血管疾病风险增加有关，包括心律失常、心包积液、心肌功能障碍和血管炎症（de Bont et al., 2022）。实验室研究也证实，MNPs和PM2.5暴露会导致高血压、心肌损伤和内皮功能障碍（Bianco et al., 2021）。此外，这些污染物还与缺血性心脏病、心房颤动、心力衰竭、主动脉夹层和周围动脉疾病的风险增加有关（Chen et al., 2020; Hu et al., 2020; Zheng et al., 2024a）。

除了对心血管的影响外，MNPs和PM2.5还与代谢紊乱有关，包括肥胖、2型糖尿病（T2D）和非酒精性脂肪肝病（Zheng et al., 2024b）。高水平的PM2.5暴露使2型糖尿病的风险增加了15%，而临床前研究表明，MNPs和PM2.5都会促进氧化应激、炎症、细胞衰老和代谢功能障碍，从而导致胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良（Bo et al., 2021; Bowe et al., 2018）。

从机制学角度来看，MNPs和PM2.5通过涉及氧化应激、免疫激活和代谢失调的相互关联的途径导致心血管疾病。线粒体功能障碍、铁死亡、慢性炎症和表观遗传改变进一步破坏了心血管稳态，共同损害了内皮功能，促进了动脉粥样硬化的发生，并危及心脏健康。尽管相关证据不断增多，但现有的研究仍然分散，缺乏将心血管结局与共同分子机制相结合的综合性综述。

本综述旨在全面总结和整合当前关于MNPs和PM2.5暴露对心血管影响的流行病学和实验证据，重点关注其潜在的分子机制。此外，本文还强调了新兴的诊断生物标志物、治疗策略和公共卫生干预措施，以减少污染物暴露并降低心血管风险。通过解决这些目标，本文强调了环境污染物作为可改变的心血管疾病风险因素的重要性，并为未来的研究、临床实践和政策制定提供了连贯的框架（表1）。

部分内容摘要

环境暴露对心血管健康的影响

微塑料（MNPs）通常定义为尺寸在100纳米到5毫米之间的塑料颗粒，来源于较大塑料碎片的降解，已成为空气、水和食物中普遍存在的污染物。MNPs主要通过摄入和吸入进入体内，通过皮肤接触吸收较少（Gonciarz et al., 2025）。一旦进入循环系统，MNPs会在全身广泛分布。

生理调节中的活性氧（ROS）

氧化应激是由于活性氧（ROS）超过抗氧化防御能力而产生的，它是环境污染物与心血管疾病之间的关键机制。在生理条件下，如H?O?、O??和·OH等ROS作为细胞呼吸的副产物产生，参与氧化还原信号传导、血管张力调节和免疫防御（Szeliga, 2020）。当ROS的产生超过抗氧化能力时，脂质、蛋白质和DNA会发生氧化修饰，最终导致内皮损伤。

代谢紊乱与环境暴露在心血管疾病中的作用

环境污染物如MNPs和PM2.5通过改变脂质和葡萄糖代谢、损害胰岛素敏感性以及引发氧化和炎症反应，从而破坏全身代谢稳态，间接增加心血管疾病的风险。这些污染物并非单纯作为直接的心脏毒素起作用，而是通过促进代谢不良状态来加速内皮功能障碍、动脉粥样硬化和心肌脆弱性。

实验和流行病学研究表明，

MNPs和PM2.5在心血管系统中引起的免疫失调

心血管系统和免疫系统在功能上是相互关联的，免疫失调越来越被认为是污染物引起的心血管损伤的核心中介因素。MNPs和PM2.5会引发强烈的先天免疫反应，破坏血管稳态并加速心血管疾病的进展（Maftei et al., 2024）。当MNPs进入体内时，会被包括Toll样受体（TLR2、TLR4）和NLRP3炎症小体在内的模式识别受体（PRRs）识别，这些PRRs会激活下游信号通路。

污染物引起的心血管疾病的早期生物标志物和诊断指标

MNPs和PM2.5在明显出现心血管功能障碍之前就会引发分子和细胞层面的紊乱。检测这种亚临床损伤的早期生物标志物对于及时诊断、风险分层和干预至关重要。早期生物标志物的评估应涵盖三个互补领域：早期生物学效应的标志物（例如氧化还原失衡）、调控和信号传导分子（例如微RNA和外泌体）等。

环境污染物引起的心血管疾病的预防策略

日益严重的环境污染物负担对心血管健康构成了日益严重的威胁（Scimeca et al., 2024）。一旦这些颗粒被体内吸收，就会引发一个复杂的病理生理网络，涉及氧化应激、代谢失调和免疫激活，共同损害血管健康并促进心血管疾病的发展（Kumar et al., 2025; Sule et al., 2025）。鉴于这种风险的多因素性质，需要一个综合性的预防框架。

未来研究方向

尽管人们越来越认识到MNPs和PM2.5是心血管疾病的风险因素，但在流行病学、机制学和转化医学领域仍存在重要的知识空白。目前的大部分证据来自短期体外研究，缺乏对长期实际暴露情况的描述。对于持续污染物暴露的慢性心血管后果的全面理解仍然不足，这阻碍了预测工具和针对性干预措施的开发。

结论

空气中的MNPs和PM2.5通过氧化应激、免疫激活和代谢紊乱导致心血管损伤，损害内皮功能并加速血管老化。即使是低水平的长期暴露也会加重疾病进展。尽管在阐明关键分子途径方面取得了进展，但长期影响和预防策略仍有限。减少暴露需要协调的排放控制、监测和教育，同时还需要生活方式的改变和针对性的治疗。

CRediT作者贡献声明

张静文：研究、数据管理。

阚成霞：研究、数据管理。

张凯欣：撰写初稿、方法学设计、数据管理、概念构思。

桑家军：研究、数据管理。

孔思琳：撰写初稿、方法学设计、数据管理、概念构思。

侯宁宁：撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。

未引用的参考文献

GBD 2019 Risk Factors Collaborators, 2020.

伦理批准

不适用。

利益冲突声明

作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。

数据和材料的可用性

不适用。

资助

本工作得到了国家自然科学基金（82170865, 82370856, 82400341）和山东省泰山学者计划（tsqn202211365）的支持。

竞争利益声明

? 作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务利益/个人关系：孙晓东报告称获得了国家自然科学基金的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文工作的竞争利益或个人关系。