无孔不入的微塑料颗粒有多可怕？最新研究：微塑料在被摄入后能穿越肠道进入血液系统，损伤人体造血功能

在这个塑料泛滥的时代，你可能未曾想过，那些看似无关紧要的小小塑料颗粒，正以一种无孔不入的方式，悄悄渗透我们的生活，乃至我们的身体。

食物和饮用水的包装里的塑料会分解出直径＜5毫米的微塑料颗粒，它们会随着食物进入人体。还有些食物在加工过程中就已经混入了微塑料颗粒了，比如肉松、口香糖、海盐和冰淇淋等，这些加工食品普遍都含有微塑料。

除了食物包装，塑料也被广泛用于各种物品，比如家具、公路护栏、交通工具等等，所以的空气里也漂浮着这”阴魂不散“的微塑料，所以连呼吸也会吸入微塑料！

此外，微塑料还会通过皮肤接触进入人体，总之就是无孔不入，防不胜防。这些微塑料颗粒进入人体之后，会造成器官损伤、内分泌紊乱、影响肠道菌群、增加心脏病和中风风险等等。

这还没完，最近浙江大学钱鹏旭领导的团队发现，微塑料还会影响我们的造血干细胞。造血干细胞在补充人体血液供应和维持健康的免疫系统中起着至关重要的作用。该研究以“Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis “为题被发表在《自然》杂志的子刊《细胞发现》上。

在这项研究中，科研人员精心设计了一系列实验，旨在探明微塑料对造血干细胞（HSCs）的具体影响及其背后的作用机制。他们构建了一个长期摄入微塑料的小鼠模型，模拟了人类长期接触微塑料的情况。

研究结果显示，微塑料在被摄入后能够穿越肠道进入血液系统，对小鼠的造血功能产生了显著影响。长期且高剂量的微塑料摄入导致小鼠外周血中白细胞、粒细胞、淋巴细胞和单核细胞数量明显减少。同时，微塑料还降低了长期造血干细胞和多能祖细胞的频率和数量，增加了这些细胞的凋亡率，并导致它们的细胞周期停滞。这些变化进一步影响了造血祖细胞的集落形成能力。然而，短期接触微塑料的小鼠其造血系统并未出现明显变化。

图1：长期摄入微塑料对造血系统的影响，图片来源自[1]

随后，研究人员还探究了长期摄入微塑料对造血干细胞再生和自我更新能力的影响，发现那些长期接触高剂量聚苯乙烯微塑料的小鼠，其造血干细胞的再生能力显著降低，相比对照组减少了4.5倍。

即使是接受了带有微塑料的造血干细胞移植的小鼠，其体内的造血干细胞、MPP2细胞以及淋巴系细胞的数量也都明显减少。其他类型的微塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯，也对造血干细胞和祖细胞的再生能力造成了不利影响。这些结果表明，长期摄入微塑料会损害造血干细胞的自我更新能力，减少其数量，并增加细胞凋亡的风险。

此外，微塑料还会通过一系列连锁反应间接地对造血干细胞造成了损害。

首先，长期摄入微塑料破坏了小鼠小肠的绒毛结构，提高了肠道的通透性。接着，这种变化导致了肠道微生物群在组成和多样性上的显著变化，进一步扰乱了肠道的微生态平衡。当从体内含有微塑料的小鼠身上获取的粪便微生物群被移植到不含微塑料的小鼠体内时，后者造血干祖细胞的数量明显减少，造血干细胞中的凋亡和细胞周期缺陷现象也显著增加。这些结果表明，微塑料首先破坏肠道健康，随后通过影响肠道微生物群来间接损害造血系统，最终导致了造血干细胞功能的下降。

在微塑料导致造血干细胞缺陷的过程中，Rikenellaceae菌和黄嘌呤起关键作用。研究发现，微塑料减少了小鼠肠道中的Rikenellaceae菌，口服补充该菌可挽救造血干细胞减少，并改善其功能。同时，微塑料也降低了黄嘌呤水平，补充黄嘌呤能逆转造血干细胞的损伤。

究其原因，研究人员表示长期摄入微塑料会显著抑制造血干细胞中的HPRT-Wnt信号通路。对体内含有微塑料的小鼠的长期造血干细胞（LT-HSCs）进行的RNA测序显示，次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HPRT）和Wnt信号通路相关基因的表达均显著下调。进一步通过KEGG分析，研究人员发现Wnt信号通路是微塑料暴露的造血干细胞中最显著下调的通路之一。

好消息是，微塑料虽然降低了Wnt受体（如Fzd4）和配体（如Wnt10a、Wnt10b）的表达，但通过补充Rikenellaceae菌或黄嘌呤，这些表达可以得到恢复。此外，外源性Wnt10a的加入能够有效缓解由微塑料引起的造血干细胞频率降低、凋亡增加和集落形成障碍。

越来越多像这样的研究揭示了微塑料的危害，不过长期以来我们还是没有办法很好地检测到微塑料颗粒，也就不知道究竟平常所接触的东西，特别是食物里有多少微塑料颗粒了。

为了解决这个问题，前不久，来自美国哥伦比亚大学的团队开发出一种高光谱受激拉曼散射（SRS）显微镜平台。该平台结合了光学显微镜与先进的化学分析技术，使得对微纳米塑料的识别具有极高的灵敏度和特异性。相关研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

研究团队首先验证了SRS显微镜在灵敏度方面的提升，该技术能够成功检测到＜100纳米的单个纳米塑料粒子。随后，他们开发了一种基于数据驱动的光谱匹配算法，克服了纳米塑料复杂光谱识别带来的挑战。这一算法能够精确且可靠地识别常见的塑料聚合物。

利用这一新技术，科学家们对瓶装水进行了深入研究。令人震惊的是，他们发现瓶装水中的微塑料浓度高达每升约2.4±1.3 × 10⁵个粒子，其中纳米塑料约占总量的90%。这一发现表明，瓶装水中纳米塑料的丰度远高于先前对微塑料的报道，进一步凸显了微塑料污染问题的严重性。

图2：SRS显微镜下的微纳米塑料颗粒，图片来源自[2]

微塑料此前已经被发现能够对肝细胞和肺细胞造成损害，其对造血系统的危害说明我们可能对它的认知还只是冰山一角。

深入探究微塑料颗粒从哪里来、有多少、到哪里去、有多少危害，是制定策略减少塑料污染、保护我们健康生活的关键。现在的研究让我们意识到，这个问题已经刻不容缓，我们需要更多的研究和更严格的监管来应对。这项新技术为决策者提供了重要依据，让科学家和决策者能基于这些信息做出更明智的决策，保护我们的健康和环境的和谐。

参考文献：

[1] Jiang L, Ye Y, Han Y, et al. Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis. Cell Discov. 2024;10(1):35. Published 2024 Mar 29. doi:10.1038/s41421-024-00665-0

[2] Qian N, Gao X, Lang X, et al. Rapid single-particle chemical imaging of nanoplastics by SRS microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024;121(3):e2300582121. doi:10.1073/pnas.2300582121