世界卫生组织 (WHO) 的一份新报告评估了膳食暴露于纳米塑料和微塑料颗粒 (NMP) 对人类健康的风险。尽管检测食品和饮料中的 NMP 仍然存在挑战，但很明显人类正在暴露于 NMP。目前，没有发现不利健康影响的令人信服的证据，但仍存在重大知识差距。
2022 年 8 月 30 日，世界卫生组织 (WHO) 发布了一份关于纳米塑料和微塑料颗粒 (NMP) 对人类健康的潜在影响的报告【1】。公众越来越关注海洋和淡水生态系统中的 NMP 以及食品和饮料的污染物。这些担忧包括塑料聚合物或单体本身的影响、用于塑料制造的添加剂和吸附的化学污染物，以及 NMP 生物膜作为传染病传播媒介的潜在风险。尽管关于接触 NMPs 对人类健康的实际风险存在许多知识空白，但 WHO 报告阐述了当前的知识状况和未来研究的主要途径。
塑料是具有多种特性和应用的合成聚合物。据估计，每年生产 3700 亿公斤塑料，根据经济合作与发展组织 (OECD) 的一份报告，到 2060 年，塑料垃圾的数量预计将增加两倍【2】。塑料被认为具有广泛的社会效益，从易腐食品的包装和延长保质期到用于医疗保健。另一方面，人们越来越担心由于乱扔垃圾、废物倾倒以及缺乏再利用或回收利用而将塑料释放到环境和生态系统中。
较大的大塑料经受风化过程和机械撕裂，导致逐渐分解成越来越小的塑料颗粒。最后变成微塑料颗粒（5 毫米到 1 纳米）和纳米塑料（1 到 1,000 纳米之间的塑料颗粒），具有不同的形状和成分【1】。随着塑料颗粒变小，生物体吸收的能力和潜在的生物效应增加。
人类主要有两种接触途径：通过饮食和吸入。最初对人类膳食暴露的担忧与食用海鲜有关，例如贻贝【3】，但很快扩展到其他产品，包括盐、啤酒、蜂蜜、饮用水和包装食品【1】。例如，对饮用水中 NMP 的 24 项国际研究的评估表明，NMP 的检测结果始终如一，水平高达每升 6,000 个颗粒【1】. 重要的是，迄今为止的大多数研究仅对大于 10 μm 的 NMP 进行了表征，这使得结果与评估风险的相关性较低，因为据推测，随着粒径的减小，对人类健康的影响会增加。对 NMP 膳食暴露的可靠估计需要在适用于各种食品和饮料的标准分析方法的开发方面取得重大进展，这些方法应对小于 10 μm 的小颗粒敏感。此外，研究的质量存在相当大的差异，因此报告呼吁改进质量保证和质量控制（QA/QC）以确保高质量的数据。
上皮层为吸入和摄入的 NMP 颗粒提供了强大的屏障。在胃肠道中，粘液充当粒子扩散的重要物理、带负电荷的屏障。由于识别组织中小颗粒的吸收仍然具有挑战性，迄今为止大多数研究都使用模型化合物。最常用的颗粒是原始聚苯乙烯颗粒，这些颗粒有多种尺寸可供商购。几项实验动物研究表明，小的 NMPs (200–500 nm) 可以穿过粘液并被肠细胞转胞。此外，Peyer 集结中的特化细胞已观察到较大颗粒 (>1 μm) 的转胞吞作用【4】。 然而，整体观察到的肠道吸收率较低，但在病理条件下（例如，炎症性肠病患者的组织）易位会增加【5】。关于 NMP 的一个直觉担忧是，鉴于塑料聚合物的不可生物降解特性，它们可以在人体内累积一生【6】。肝脏是从血液中隔离纳米粒子并促进排泄到胆汁中的主要器官【7】。NMP 也可能是这种情况。事实上，一项概念验证研究报告称，肝硬化患者的人体肝组织样本中存在 NMP，而健康供体的组织样本中则没有。检测到具有不同聚合物且尺寸范围为 4 至 30 μm 的 NMP【8】。 人体肝脏或其他分泌器官，如肾脏，是否有助于从体内排泄 NMP，仍需要研究。
超过 75 项动物研究已经调查了暴露于 NMP 是否与毒理效应有关。在所有这些研究中，都存在对 QA/QC 的担忧，而且通常使用原始（聚苯乙烯）NMP。在这些研究中，报告了几种毒理学效应，包括肠道和肝脏的病理变化以及代谢变化。此外，还报道粘液分泌减少和肠道炎症。一些研究观察到肠道屏障功能的功能障碍和丧失。此外，还报道了肠道微生物群的变化，包括啮齿类动物中变形菌和厚壁菌门的丰度减少【1】。 在肝脏中，报告了炎症（肝炎）、脂质积累（脂肪变性）和脂质代谢的变化。暴露于高剂量 NMP 时，肝脏甘油三酯和总胆固醇水平降低【1】。尽管有所有这些观察结果，但在得出确定的结论和推断用于评估人类健康风险之前，研究设计的质量保证/质量控制仍必须加强。主要限制是对可能与研究中使用的单分散类型颗粒相关的化学杂质的表征不充分。
总之，鉴于公众对环境中塑料的意识和关注度不断提高，需要进一步研究以克服当前的知识差距。为了推动该领域向前发展，报告中提供了几个关键领域的建议。首先，不同研究之间的质量存在很大差异，需要更好的 QA/QC 协议才能使研究之间的比较成为可能。研究人员应确保对 NMP 的研究基于适当设计、质量控制的方案【9、10】。 其次，绝大多数研究使用原始和球形聚苯乙烯颗粒，而现实生活中会接触到各种不同形状的风化聚合物。为此，未来的毒理学研究需要依赖真实风化的颗粒或从环境中采集的样本。最后，在从塑料中浸出添加剂以及这些添加剂对人类健康可能产生的影响方面存在重大知识缺口。尽管目前的研究强调了微塑料对人类健康风险的有限证据，但迄今为止进行的有限研究并不能使我们足够确定地得出风险存在或不存在的结论。
本文发布于Nature Reviews，由生活100编译。
参考文献：
[1]World Health Organization. Dietary and inhalation exposure to nano- and microplastic particles and potential implications for human health. WHO https://www.who.int/publications/i/item/9789240054608 (2022).
[2]Organisation for Economic Co-operation and Development. Global Plastics Outlook: Policy Scenarios to 2060. OECD (2022).
[3]EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood. EFSA J. 14, 4501 (2016).
[4]Dillon, A. & Lo, D. D. M cells: intelligent engineering of mucosal immune surveillance. Front. Immunol. 10, 1499 (2019).
[5]Schmidt, C. et al. Nano- and microscaled particles for drug targeting to inflamed intestinal mucosa: a first in vivo study in human patients. J. Control. Release 165, 139–145 (2013).
[6]Mohamed Nor, N. H. et al. Lifetime accumulation of microplastic in children and adults. Environ. Sci. Technol. 55, 5084–5096 (2021).
[7]Zhang, Y.-N. et al. Nanoparticle–liver interactions: cellular uptake and hepatobiliary elimination. J. Control. Release 240, 332–348 (2016).
[8]Horvatits, T. et al. Microplastics detected in cirrhotic liver tissue. eBioMedicine 82, 104147 (2022).
[9]Noventa, S. et al. Paradigms to assess the human health risks of nano- and microplastics. Micropl. Nanopl. 1, 9 (2021).
[10]Koelmans, A. A. et al. Risk assessment of microplastic particles. Nat. Rev. Mater. 7, 138–152 (2022).
