微塑料作為一種新型污染物在大氣中多以懸浮性細(xì)顆粒物的形式存在，可隨著呼吸進(jìn)入人體，與呼吸道黏膜和肺細(xì)胞產(chǎn)生接觸，并影響其生理功能。微塑料因其粒徑小，并具有一定組織親和性，更易于吸附在細(xì)胞表面，破壞膜結(jié)構(gòu)，尤其更容易被細(xì)胞以多種機(jī)制內(nèi)吞并在胞內(nèi)累積，從而造成細(xì)胞基因表達(dá)和調(diào)控的異常，引發(fā)炎癥反應(yīng)，甚至引起癌變。
中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所微生物資源與生態(tài)組、污染生態(tài)過(guò)程組在該領(lǐng)域開(kāi)展聯(lián)合研究，以不同粒徑的聚苯乙烯納米微球模擬納米微塑料顆粒，以人類(lèi)肺泡 型上皮細(xì)胞系（A549）作為呼吸道上皮細(xì)胞的體外模型，研究微塑料顆粒在肺上皮細(xì)胞的內(nèi)化規(guī)律及對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的毒性作用。
研究發(fā)現(xiàn)，小粒徑的納米微塑料更容易內(nèi)化進(jìn)入A549細(xì)胞中并持續(xù)存在，并產(chǎn)生顯著的細(xì)胞毒性作用。納米微塑料的細(xì)胞毒性呈現(xiàn)顯著的粒徑相關(guān)性和一定程度的濃度相關(guān)性。納米微塑料顆?？墒?/span>A549細(xì)胞周期發(fā)生明顯的S期阻滯，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，且具有時(shí)間依賴(lài)性。進(jìn)一步的蛋白和基因分析結(jié)果顯示，納米微塑料可誘導(dǎo)促炎癥細(xì)胞因子IL-6，IL-8，NF- B和TNF- 轉(zhuǎn)錄水平的顯著上調(diào)，并且誘導(dǎo)促凋亡蛋白 DR5，caspase 3，caspase 8，caspase 9和Cytochrome C的表達(dá)水平的顯著上升，同時(shí)增強(qiáng)了活性氧自由基ROS的水平。研究表明，納米級(jí)的聚苯乙烯微塑料顆?？赏ㄟ^(guò)多途徑和多靶點(diǎn)對(duì)人肺泡上皮細(xì)胞產(chǎn)生明顯毒性作用，且暴露時(shí)間、粒徑大小和暴露濃度是影響毒性作用的關(guān)鍵因素。本研究提示，對(duì)于微塑料相關(guān)的空氣污染和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及其對(duì)人類(lèi)和陸地哺乳動(dòng)物的毒理效應(yīng)問(wèn)題，應(yīng)該給予更多關(guān)注和研究。
相關(guān)成果以Internalization and toxicity: A preliminary study of effects of nanoplasticparticles on human lung epithelial cell為題發(fā)表在Science of Total Environmen期刊上。徐明愷研究員為第一作者，張倩茹研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。
圖1. 不同濃度聚苯乙烯納米微球?qū)?duì)A549細(xì)胞活力的影響
圖2. 通過(guò)流式細(xì)胞儀觀(guān)察到聚苯乙烯納米微球可以誘導(dǎo)A549細(xì)胞產(chǎn)生凋亡現(xiàn)象
圖3. 聚苯乙烯納米微球可以改變A549細(xì)胞中細(xì)胞周期表達(dá)和凋亡調(diào)控相關(guān)蛋白
