小编按:
应
Critical Reviews in Environmental Science and Technology(CREST,《环境科技评论》)编辑部
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葡萄牙大学健康科学研究所(IUCS)的Joana C. Prata博士
在
Critical Reviews in Environmental Science and Technology(CREST,《环境科技评论》)期刊
发表题为“
微塑料与人体健康——整合药代动力学(Microplastics and human health: Integrating pharmacokinetics
; 2023, 53(16): 1489-1511)”的特邀综述。
微塑料
(粒径小于5mm的塑料颗粒)是一类重要的新污染物,遍布水、空气和食品等环境介质,进而导致人类广泛暴露于微塑料。目前,已经在人体组织(包括肺、气道、肝、脾脏、胎盘、结肠和血液)和排泄物中均发现微塑料。研究表明长期暴露于高浓度的微塑料空气,可能导致气道和肺部疾病等不良健康影响。然而,我们对微塑料在人体中的归趋及其健康影响的理解极为有限,对其药代动力学更加知之甚少。因此,为更好了解微塑料对人类健康的影响,
本研究回顾和整合现有的文献,从吸收、分布、代谢和排泄(ADME)的过程全面综述了微塑料在人体内的命运,为微塑料的药代动力学模型提供基础
。期望未来进一步开展组织病理学技术的研究,以获得其在人体组织中的精确位置,并通过放射性同位素示踪微塑料,实现其随时间的推移跟踪。
图文摘要(Graphic Abstract)
人类接触微塑料的主要途径包括摄入、吸入和皮肤接触。吸收主要发生在消化和呼吸系统,而皮肤接触的贡献较小。小肠作为重要的消化和吸收器官,可能在微塑料的吸收中发挥重要作用。人体的小肠上皮细胞上覆盖有一层致密的黏液层,微塑料与肠粘膜的接触取决于它们穿过肠粘液的能力。研究表明
微塑料的吸收主要通过肠上皮细胞的胞吞转运作用实现
。同时,微塑料颗粒也可能被M细胞(黏膜免疫系统中一种特化的抗原转运细胞)内化、迁移的吞噬细胞吸收或可通过细胞间隙运输或吸附进入(图1)。
微塑料在肺泡区的吸收机制中,只有粒径<5µm的微塑料可以到达肺泡区并被吸收,而肺部发现较大颗粒的微塑料通常由于在体循环中可能被滞留在狭窄的肺毛细血管网所导致
。总的来说,微塑料经人体暴露吸收非常有限(<1%)。
微塑料通过内化吸收进入循环系统(图2),随后积聚在呼吸系统、消化系统、肝脏、脾脏和大脑中。微塑料的循环通常具有较小的半衰期。
微塑料的排泄主要在肝脏通过库普弗细胞(肝窦内表面的吞噬细胞)吞噬或胆汁排泄
。同时呼吸系统中的微塑料会通过细胞吞噬作用或纤毛黏液运输被清除;脾脏中的微塑料也可以通过网状内皮系统或从脾内皮细胞间的缝隙中被清除。到目前为止,还没有证据表明微塑料会在人体组织中长期积累。
微塑料在人体内的生物降解机制如图3所示。与普通的看法相反,所有塑料在合适的条件下都容易被降解。聚合物在生理环境中的降解可以通过水解、氧化和脱羧发生;聚合物类型、风化和表面积可能决定微塑料的降解。该过程虽然缓慢,但可能会干扰人体正常的代谢活动。同时,微塑料在消化系统中通过酶或微生物作用发生降解。总之,
微塑料的代谢主要通过体内巨噬细胞释放的酶和活性氧、肠道中的微生物活动及其暴露于生理液等作用发生生物降解
。最终,多数的微塑料颗粒通过肝脏或脾脏清除并在粪便中排出体外(图2),而生物降解过程中产生的单体和添加剂可能随着尿液排出。此外,仅有的数据也表明乳汁是哺乳期女性排泄微塑料及其代谢物的途径之一。
这篇综述详细概述微塑料在人体中的环境行为,也为微塑料颗粒在人体内的药代动力学模型提供了基础。虽然超出了本综述的范围,但
人类健康的影响可以部分地用药代动力学来解释
。例如,新陈代谢可能导致塑料中释放致癌单体。目前还没有证据表明微塑料会在人体中进行长期积累或对人体健康产生不利影响。因此,需要更多的研究来进一步证实这一初始模型,从而进一步了解微塑料在人体内的健康影响(即药效学)。同时,
建议未来开展组织病理学来确定微塑料颗粒在人体组织中的确切位置,使用放射性标记结合扫描图来研究药代动力学
,测试具有不同特征(例如大小,形状和聚合物类型)的微塑料的药代动力学,以及研究生物降解产物的产生和毒性。
第一兼通讯作者简介:
Joana Correia Prata
,葡萄牙大学健康科学研究所(IUCS)毒理学研究单位特邀副教授,阿威罗大学生物系研究员。基于“同一健康”背景下开展环境挑战与可持续方法研究。2016年在波尔图大学获得兽医学硕士学位,2021年在阿威罗大学和里斯本大学分别获得全球变化生物学和生态学博士学位。她博士期间的研究主要围绕微塑料的分析方法、环境采样和生态毒理学测试的发展。自2018年以来,已发表了40篇论文,引用次数超过2000次,H指数为17,是Water Emerging Contaminants & Nanoplastic期刊编委,入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。
|编排:CREST编辑部王菁
来源:
环境科技评论CREST
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