综述：微塑料和纳米塑料对心血管健康的影响

微塑料和纳米塑料在心血管系统中的生物累积、潜在机制及研究争议

马特乌斯·西蒙纳托（Matheus Simonato）| 迈克尔·I·布雷纳（Michael I. Brener）| 乔瓦尼·法拉利（Giovanni Ferrari）| 克莱尔·格雷夫斯（Claire Graves）| 严北展（Beizhan Yan）| 艾萨克·乔治（Isaac George）

纽约哥伦比亚大学医学中心心脏病学系

摘要

在工业化社会中，塑料具有多种用途，尤其是在医疗保健领域的各种应用中，例如一次性注射器、涂层和植入式设备。塑料会分解成更小的颗粒，称为微塑料（MP；直径小于五毫米）和纳米塑料（NP；直径小于一微米），这些颗粒难以降解。最新研究表明，这些颗粒中最小的部分可能会在人体内积聚于多个器官系统中。人们对微塑料和纳米塑料在心血管系统中的影响特别关注。在这篇综述中，我们将讨论微塑料/纳米塑料的形成过程，阐述支持其影响心血管系统的临床证据，并探讨这些相互作用背后的可能分子机制。最后，我们将讨论与心血管疾病相关的微塑料和纳米塑料研究中的主要知识空白和当前争议。目前将微塑料/纳米塑料与心血管疾病联系起来的证据大多仅限于相关性研究，缺乏充分的机制验证。

引言

塑料是一项具有革命性的发明，定义了20世纪。虽然塑料最早在19世纪被合成，但第二次世界大战后其生产量急剧增加，这与全球工业发展密切相关[1]。塑料产量从1960年的800万吨增加到2019年的4.6亿吨，增长了近60倍[2]。塑料材料和聚合物被应用于几乎所有主要工业领域，包括医疗保健[3]。近几十年来，人们越来越关注塑料的妥善处理及其对人类和环境健康的影响，尤其是在多项研究在水中和土壤中检测到塑料副产品之后[[4], [5], [6], [7]]。塑料会自然降解并分解成更小的颗粒，即微塑料（MP；直径小于五毫米）和纳米塑料（NP；直径小于一微米）[8]。最近的研究在发现微塑料/纳米塑料与动脉粥样硬化斑块存在关联后引起了公众和媒体的广泛关注，这种关联可能与心血管疾病有关[9]。本文旨在综述微塑料/纳米塑料科学的最新进展，重点讨论这些材料对心血管健康的可能影响（图1）。

章节摘录

微塑料/纳米塑料的生成、来源及其对健康的一般影响

塑料由聚合物组成，聚合物是由重复单体构成的长分子链。乙烯是一个典型的单体例子：它是一种由两个碳原子和四个氢原子组成的小分子。乙烯聚合后形成聚乙烯（PE），这是最广泛生产的塑料之一，可用于容器、玩具、服装以及医疗材料[10]。其他塑料聚合物的例子还包括聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）和聚酰胺

大规模前瞻性研究

2024年，马费拉（Marfella）及其同事发表了一项具有里程碑意义的研究，证明了微塑料/纳米塑料对心血管健康的影响[9]。研究人员招募了计划接受颈动脉内膜切除术的患者。参与者必须无症状，以增加术后生存几率[9]。心力衰竭、瓣膜疾病、恶性肿瘤或继发性高血压的患者被排除在外[9]。共有257名患者参与了这项研究

微塑料/纳米塑料对心血管系统的生物分子机制

关于微塑料/纳米塑料与心血管系统的相互作用，已经提出了多种机制。如前所述，颗粒大小似乎是决定其影响的关键因素。在一项实验中，成年小鼠通过肠道暴露于5微米的聚苯乙烯颗粒和0.5微米（即500纳米，属于纳米塑料范围）的聚苯乙烯颗粒后，心脏中较小颗粒的积聚量明显更多[61]。此外，暴露于较小颗粒的动物

微塑料/纳米塑料对心血管影响中的问题与未解决的问题

目前仍有一些关于微塑料/纳米塑料研究中使用方法有效性的关键问题。澳大利亚的一个研究小组报告了从人血液中提取微塑料/纳米塑料的不同方案[82]，这些方案使用了玻璃纤维过滤器、胰酶和过氧化氢，并测量了添加到样本中的已知浓度的微塑料/纳米塑料的回收情况。开发这些方案的目的是为了避免对塑料的错误识别

结论

塑料是工业化社会中不可或缺的一部分，其生产和废弃物量逐年增加。处理塑料颇具挑战性，尤其是在发展中国家。塑料的降解产物可能积聚在人体组织中，包括心血管系统，如动脉粥样硬化斑块、心包和心肌。实验模型中的机制研究表明，微塑料/纳米塑料会引发炎症反应增强、氧化应激加剧以及动脉粥样硬化恶化

作者贡献声明

马特乌斯·西蒙纳托（Matheus Simonato）：撰写——综述与编辑、初稿撰写、研究工作。迈克尔·I·布雷纳（Michael I. Brener）：撰写——综述与编辑、监督、方法学设计、研究工作、资金筹集、概念构思。乔瓦尼·法拉利（Giovanni Ferrari）：撰写——综述与编辑。克莱尔·格雷夫斯（Claire Graves）：撰写——综述与编辑。严北展（Beizhan Yan）：撰写——综述与编辑。艾萨克·乔治（Isaac George）：撰写——综述与编辑、监督、方法学设计、研究工作、资金筹集、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究结果。