人类肺组织中微塑料的证据：其与临床指标的关系

《Journal of Environmental Sciences》：Evidence of microplastics in human lung tissue: Relationship with clinical indicators

　　

杨翔|崔兰白|李玛|梁颖刘|张紫凤|郭英

济南大学环境与气候学院及广东省环境污染与健康重点实验室，中国广州510632

摘要

空气中的微塑料（MP）污染因其潜在的健康影响，尤其是对呼吸系统的影响，而引起全球关注。很少有研究讨论微塑料在人体肺部的存在及其与临床指标的关联。在这项研究中，使用拉曼光谱技术检测并 quantified 71 名肺部疾病患者的肺样本中的微塑料。67% 的肺样本中发现了微塑料，平均含量为 1.43 ± 2.95 个/克。不同性别、年龄、吸烟和饮酒习惯的组别之间微塑料含量没有差异，但左肺中的微塑料含量（平均值/中位数：2.03 ± 3.08/0.53 个/克）高于右肺（1.16 ± 8.27/0.25 个/克）。聚对苯二甲酸乙二醇酯是最丰富的聚合物，其次是聚（1,4-苯硫醚）和聚丙烯，且微塑料具有各种形状。除了血小板压积和单核细胞百分比外，微塑料含量与 17 个临床指标之间未发现显著的相关性。广义线性模型分析表明，肺组织中微塑料含量的增加可能对血液中的单核细胞百分比产生负向且显著的影響（β = ?0.167，95% CI: ?0.311 ? ?0.022，p = 0.024）。本研究为进一步研究微塑料暴露与呼吸系统疾病之间的关系提供了参考。

引言

越来越多的证据表明，微塑料（直径 < 5 毫米）在大气中普遍存在（Liao et al., 2021; Thompson et al., 2004; Zhang et al., 2020），它们可能通过吸入进入人体。由于 COVID-19 大流行，医疗塑料废物的数量近年来显著增加。世界卫生组织（WHO）估计每月至少需要 8900 万个外科口罩（WHO, 2020）。Li 等人（2021）的研究表明，佩戴口罩存在吸入微塑料的风险，而重复使用口罩会增加这种风险。多项先前研究讨论了微塑料在人体呼吸系统不同部位（肺组织、下呼吸道和上呼吸道）的存在（Amato-Lourenco et al., 2021a; Baeza-Martinez et al., 2022; Jiang et al., 2022; Lu et al., 2023），这表明微塑料可能在人体器官中积聚。因此，微塑料暴露的潜在健康风险引起了广泛关注。

以往对小鼠或呼吸道上皮细胞的毒性研究表明，暴露于聚苯乙烯（PS）会导致不良影响，包括氧化应激、免疫反应、炎症损伤、加速细胞凋亡以及引发肺纤维化（Cao et al., 2023; Dong et al., 2020a）。更严重的是，长期暴露于微塑料可能会引起肺部损伤及相关疾病。例如，早在 1998 年的一项研究就证实，由于长期接触大量微塑料，纺织工人的肺部微纤维可以逃避黏液纤毛清除作用并在肺部组织中积聚（Pauly et al., 1998）。此外，在荷兰，处理对位芳纶（PPAT）、聚酯（PES）和聚酰胺（PA）纤维的工人经常出现咳嗽、呼吸困难、喘息等症状（Kremer et al., 1994）。

根据世界卫生组织的数据，肺癌是癌症相关死亡的主要原因，2020 年约有 180 万人死于肺癌（WHO, 2023）。尽管吸烟是肺癌的主要原因（85%），但研究表明，肺癌导致的人类死亡率与空气污染（尤其是细颗粒物（PM_2.5）之间存在正相关（Dockery et al., 1993）。最近的一项研究还报告了 PM_2.5 与中国死亡率之间的关系，时间平均 PM_2.5 摄入量每增加 10 μg/m³，非意外原因的总死亡人数增加 0.44%，呼吸系统疾病增加 0.59%，慢性阻塞性肺疾病增加 0.69%（Dong et al., 2020b）。需要注意的是，微塑料是 PM_2.5 的组成部分。据报道，在超过 80% 的 PM_2.5 样本中检测到了微塑料（Akhbarizadeh et al., 2021），并且它们的含量（聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）与 PM_2.5 的质量显著相关（Kirchsteiger et al., 2023）。先前的研究显示了空气 PM_2.5 暴露与临床指标之间的关系（Deng et al., 2020）。例如，澳大利亚东南部的一项研究表明，PM_2.5 摄入量每增加 10 μg/m³，总白细胞和中性粒细胞（NEU）计数会减少（O’dwyer et al., 2021）。一项针对台湾成年人的队列研究显示，长期暴露于 PM_2.5 可能与血小板计数增加有关（Zhang et al., 2018）。然而，关于肺组织中微塑料与临床指标之间关系的研究仍然有限。一些研究报告了人类肺组织中微塑料的存在，但样本量较小（≤ 20 个），或者仅关注微纤维而忽略了碎片和球形形式的微塑料（Chen et al. (2022)。因此，关于微塑料在人体肺组织中积累的数据仍然有限，其潜在的健康风险也基本未知。

本研究采用立体显微镜和拉曼光谱技术分析了 71 个人类肺组织中微塑料的丰度和特征（包括各种形状和类型）。进一步探讨了肺组织中的微塑料与 17 个临床指标（包括七个肝功能指标、六个血液常规指标和四个肿瘤标志物）之间的关系。通过这项分析，旨在提供更多关于微塑料在人体组织中积累的数据，并为进一步研究微塑料暴露与呼吸系统疾病之间的关系提供参考。

章节摘录

样本收集

2021 年 3 月至 2022 年 2 月期间，从中国东北地区黑龙江省哈尔滨市的医院收集了 71 份肺癌患者的肺组织样本。样本在手术过程中被放入玻璃管中，然后转移到实验室，并在 –80 °C 下储存以备进一步分析。该研究的伦理问题已由中国黑龙江省第二医院伦理委员会审查并批准（201712-01）。所有参与者均签署了相关协议。

研究对象特征

71 名参与者包括 25 名男性（35%）和 46 名女性（65%），平均年龄为 60 ± 9 岁（范围：29–77 岁）。根据 WHO 的标准，他们被分为三组：18–44 岁（n = 4）、45–59 岁（n = 30）和 ≥ 60 岁（n = 37）。肺组织的湿重为 2.91 ± 2.29 克（平均值 ± 标准差），范围从 0.11 到 10.4 克（附录 A 表 S1）。肺组织来自左肺（上部和下部）和右肺（上部、中部和

结论

总体而言，在 62% 的人类肺组织样本中检测到了微塑料，平均含量为 1.43 ± 2.95 个/克（中位数：0.28 个/克）。肺中的主要聚合物是 PET、PPS 和 PP。微塑料的主要形态是纤维，其主要长度和宽度分别小于 30 微米和 500 微米。我们的结果表明，肺组织中的微塑料含量与血液常规指标（血小板压积和单核细胞百分比）之间存在负相关。此外，肺组织中微塑料含量的增加可能

作者贡献声明

杨翔：撰写——原始草案，数据管理。崔兰白：撰写——原始草案，方法学，数据管理。李玛：资源获取，方法学，数据管理。梁颖刘：验证，监督。张紫凤：验证，监督，方法学。郭英：撰写——审稿与编辑，监督，资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

本研究得到了广东省自然科学基金（编号 2023A1515011879）和中国国家自然科学基金（编号 22176071）的支持。