在這個塑料泛濫的時代，你可能未曾想過，那些看似無關緊要的小小塑料顆粒，正以一種無孔不入的方式，悄悄滲透我們的生活，乃至我們的身體。

食物和飲用水的包裝里的塑料會分解出直徑＜5毫米的微塑料顆粒，它們會隨著食物進入人體。還有些食物在加工過程中就已經(jīng)混入了微塑料顆粒了，比如肉松、口香糖、海鹽和冰淇淋等，這些加工食品普遍都含有微塑料。

除了食物包裝，塑料也被廣泛用于各種物品，比如家具、公路護欄、交通工具等等，所以的空氣里也漂浮著這”陰魂不散“的微塑料，所以連呼吸也會吸入微塑料！

此外，微塑料還會通過皮膚接觸進入人體，總之就是無孔不入，防不勝防。這些微塑料顆粒進入人體之后，會造成器官損傷、內分泌紊亂、影響腸道菌群、增加心臟病和中風風險等等。

這還沒完，最近浙江大學錢鵬旭領導的團隊發(fā)現(xiàn)，微塑料還會影響我們的造血干細胞。造血干細胞在補充人體血液供應和維持健康的免疫系統(tǒng)中起著至關重要的作用。該研究以“Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis “為題被發(fā)表在《自然》雜志的子刊《細胞發(fā)現(xiàn)》上。

在這項研究中，科研人員精心設計了一系列實驗，旨在探明微塑料對造血干細胞（HSCs）的具體影響及其背后的作用機制。他們構建了一個長期攝入微塑料的小鼠模型，模擬了人類長期接觸微塑料的情況。

研究結果顯示，微塑料在被攝入后能夠穿越腸道進入血液系統(tǒng)，對小鼠的造血功能產(chǎn)生了顯著影響。長期且高劑量的微塑料攝入導致小鼠外周血中白細胞、粒細胞、淋巴細胞和單核細胞數(shù)量明顯減少。同時，微塑料還降低了長期造血干細胞和多能祖細胞的頻率和數(shù)量，增加了這些細胞的凋亡率，并導致它們的細胞周期停滯。這些變化進一步影響了造血祖細胞的集落形成能力。然而，短期接觸微塑料的小鼠其造血系統(tǒng)并未出現(xiàn)明顯變化。

圖1：長期攝入微塑料對造血系統(tǒng)的影響，圖片來源自[1]

隨后，研究人員還探究了長期攝入微塑料對造血干細胞再生和自我更新能力的影響，發(fā)現(xiàn)那些長期接觸高劑量聚苯乙烯微塑料的小鼠，其造血干細胞的再生能力顯著降低，相比對照組減少了4.5倍。

即使是接受了帶有微塑料的造血干細胞移植的小鼠，其體內的造血干細胞、MPP2細胞以及淋巴系細胞的數(shù)量也都明顯減少。其他類型的微塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯，也對造血干細胞和祖細胞的再生能力造成了不利影響。這些結果表明，長期攝入微塑料會損害造血干細胞的自我更新能力，減少其數(shù)量，并增加細胞凋亡的風險。

此外，微塑料還會通過一系列連鎖反應間接地對造血干細胞造成了損害。

首先，長期攝入微塑料破壞了小鼠小腸的絨毛結構，提高了腸道的通透性。接著，這種變化導致了腸道微生物群在組成和多樣性上的顯著變化，進一步擾亂了腸道的微生態(tài)平衡。當從體內含有微塑料的小鼠身上獲取的糞便微生物群被移植到不含微塑料的小鼠體內時，后者造血干祖細胞的數(shù)量明顯減少，造血干細胞中的凋亡和細胞周期缺陷現(xiàn)象也顯著增加。這些結果表明，微塑料首先破壞腸道健康，隨后通過影響腸道微生物群來間接損害造血系統(tǒng)，最終導致了造血干細胞功能的下降。

在微塑料導致造血干細胞缺陷的過程中，Rikenellaceae菌和黃嘌呤起關鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，微塑料減少了小鼠腸道中的Rikenellaceae菌，口服補充該菌可挽救造血干細胞減少，并改善其功能。同時，微塑料也降低了黃嘌呤水平，補充黃嘌呤能逆轉造血干細胞的損傷。

究其原因，研究人員表示長期攝入微塑料會顯著抑制造血干細胞中的HPRT-Wnt信號通路。對體內含有微塑料的小鼠的長期造血干細胞（LT-HSCs）進行的RNA測序顯示，次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶（HPRT）和Wnt信號通路相關基因的表達均顯著下調。進一步通過KEGG分析，研究人員發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路是微塑料暴露的造血干細胞中最顯著下調的通路之一。

好消息是，微塑料雖然降低了Wnt受體（如Fzd4）和配體（如Wnt10a、Wnt10b）的表達，但通過補充Rikenellaceae菌或黃嘌呤，這些表達可以得到恢復。此外，外源性Wnt10a的加入能夠有效緩解由微塑料引起的造血干細胞頻率降低、凋亡增加和集落形成障礙。

越來越多像這樣的研究揭示了微塑料的危害，不過長期以來我們還是沒有辦法很好地檢測到微塑料顆粒，也就不知道究竟平常所接觸的東西，特別是食物里有多少微塑料顆粒了。

為了解決這個問題，前不久，來自美國哥倫比亞大學的團隊開發(fā)出一種高光譜受激拉曼散射（SRS）顯微鏡平臺。該平臺結合了光學顯微鏡與先進的化學分析技術，使得對微納米塑料的識別具有極高的靈敏度和特異性。相關研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

研究團隊首先驗證了SRS顯微鏡在靈敏度方面的提升，該技術能夠成功檢測到＜100納米的單個納米塑料粒子。隨后，他們開發(fā)了一種基于數(shù)據(jù)驅動的光譜匹配算法，克服了納米塑料復雜光譜識別帶來的挑戰(zhàn)。這一算法能夠精確且可靠地識別常見的塑料聚合物。

利用這一新技術，科學家們對瓶裝水進行了深入研究。令人震驚的是，他們發(fā)現(xiàn)瓶裝水中的微塑料濃度高達每升約2.4±1.3 × 10⁵個粒子，其中納米塑料約占總量的90%。這一發(fā)現(xiàn)表明，瓶裝水中納米塑料的豐度遠高于先前對微塑料的報道，進一步凸顯了微塑料污染問題的嚴重性。

圖2：SRS顯微鏡下的微納米塑料顆粒，圖片來源自[2]

微塑料此前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)能夠對肝細胞和肺細胞造成損害，其對造血系統(tǒng)的危害說明我們可能對它的認知還只是冰山一角。

深入探究微塑料顆粒從哪里來、有多少、到哪里去、有多少危害，是制定策略減少塑料污染、保護我們健康生活的關鍵?，F(xiàn)在的研究讓我們意識到，這個問題已經(jīng)刻不容緩，我們需要更多的研究和更嚴格的監(jiān)管來應對。這項新技術為決策者提供了重要依據(jù)，讓科學家和決策者能基于這些信息做出更明智的決策，保護我們的健康和環(huán)境的和諧。

參考文獻：

[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.230058212