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微納塑料作為一種新型污染物越來越受到社會(huì)重視，其中納米塑料因其密度低、粒徑小、比表面積大且易于分散，可在空氣中長(zhǎng)期懸浮并廣泛傳播，從而能夠通過呼吸系統(tǒng)被生物體吸入并進(jìn)入肺組織，對(duì)呼吸系統(tǒng)健康構(gòu)成潛在威脅。然而，目前對(duì)于吸入納米塑料的毒性效應(yīng)及其毒理機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，尤其是在慢性暴露以及在停止暴露后的恢復(fù)階段產(chǎn)生的持續(xù)毒性方面仍有待深入研究。

中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所“環(huán)境污染過程與效應(yīng)創(chuàng)新組群”徐明愷研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)醫(yī)科大學(xué)圍繞這一問題開展了探索性研究。團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建小鼠吸入暴露模型，設(shè)置4周重復(fù)暴露期及2周恢復(fù)期，系統(tǒng)評(píng)估納米塑料吸入后在體內(nèi)的累積分布特征、呼吸毒性效應(yīng)及其毒理機(jī)制。研究結(jié)果表明，吸入的納米塑料可在小鼠肺組織中持續(xù)累積，并可轉(zhuǎn)移至心臟、肝臟、脾臟和腎臟等遠(yuǎn)端器官，并導(dǎo)致外周血白細(xì)胞數(shù)量減少。納米塑料暴露可破壞肺泡上皮屏障，在肺組織中誘發(fā)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，導(dǎo)致肺功能下降，并誘導(dǎo)肺組織膠原纖維沉積，促進(jìn)肺纖維化進(jìn)程。納米塑料的毒性效應(yīng)與粒徑密切相關(guān)，粒徑越小毒性越強(qiáng)。即使在停止暴露恢復(fù)2周后，肺組織損傷、炎癥反應(yīng)及纖維化相關(guān)指標(biāo)仍然持續(xù)異常，提示吸入納米塑料可能產(chǎn)生持續(xù)性的肺部毒性作用。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，肺部巨噬細(xì)胞的M1向M2極化可能在納米塑料誘導(dǎo)的肺纖維化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。

該成果以“Repeated inhalation exposure to polystyrene nanoplastics induced sustained pulmonary injury and fibrosis in mice”為題發(fā)表于環(huán)境與生態(tài)毒理領(lǐng)域期刊Ecotoxicology and Environmental Safety(中科院二區(qū)，即時(shí)IF = 6.1)。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所博士研究生韓芝洋和中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院主治醫(yī)師王鸞為共同第一作者，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所徐明愷研究員和中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院李鐵剛教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和遼寧省興遼英才-領(lǐng)軍人才計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

圖1聚苯乙烯納米塑料在肺組織中的累積和向其他器官的轉(zhuǎn)移

圖2聚苯乙烯納米塑料暴露誘導(dǎo)肺泡上皮屏障損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激及肺纖維化相關(guān)變化