微塑料与炎症性肠病的相关性

张帅 冷雪芹

长期以来，塑料被认为是一种惰性物质，在摄入人体后会通过胃肠道并经过胆道排泄。然而，塑料被分解为微塑料颗粒后广泛存在于环境以及饮用水和食物中，它们对环境和人类健康的影响引起了人们的担忧。随着海产品的食用，人体摄入这些微塑料颗粒的机会大大增加。有报道微塑料被摄入体内后可导致肠道上皮损伤及菌群失调，最终可能会导致肠道炎症性病变[1]。最新的一项研究表明，炎症性肠病（IBD）患者粪便中的微塑料含量显著高于对照组[2]，这或许为微塑料与IBD 发生发展相关提供了新的证据。因此，本研究为明确微塑料与IBD 的关系，收集现有文献数据进行如下综述。

1 微塑料简介

70 年代早期，科学家第一次在大西洋中发现了一些微小的塑料碎片。从此，微塑料的存在被越来越多的研究证实[3]。2004 年，Thompson 首次使用“微塑料”这个概念描述环境中的微小塑料颗粒。2008 年第一届国际微塑料研讨会将微塑料定义为直径小于5mm 的塑料碎片[4]。后续的研究使人类进一步认识到亚洲地区的生态系统和人类健康已经受到了海洋中微塑料的严重影响[5]。一项2015年的研究完成了世界上第一份关于非生物海产品中微塑料污染的报告。这项研究测量了中国的海盐、湖盐和岩盐/井盐中的微塑料污染情况，结果表明海盐已经受到了微塑料的污染[6]。海产品是人类食物的主要来源之一，微塑料经此可以通过食物链从海产品转移到人体内[7]，这增加了人类的潜在健康风险。

此外，塑料制品在生活中的广泛应用导致其降解后的微塑料污染已经渗透到各个领域。研究人员对上海郊区的20 个菜田的土壤进行检验，发现土壤样品中也均检出微塑料的存在[8]。另一项研究首次在可食用的水果和蔬菜中检测到微塑料的存在[9]。甚至有报道海产品[10]、啤酒、牛奶、蜂蜜[11，12]、食盐[13]、瓶装矿泉水[14]、茶叶[15]中均被检出微塑料的存在。Cox 等[16]报道每人每年大约摄入39 000～52 000 个微塑料颗粒，按照重量计算，每人每周大约吃掉5g 微塑料，相当于一张银行卡的重量。目前已有相关研究在人类粪便中发现了微塑料的存在，数据显示成年人每10g 粪便中平均可检测到20 个微塑料颗粒[17]。这些微塑料颗粒进入肠道内若不能很好地被代谢和排出，将不可避免地对肠道产生损害作用。

2 微塑料对肠道的危害

肠道的主要功能包括消化、营养吸收和新陈代谢，以及免疫和防御。肠道上皮对于吸收营养和保护机体免受有害外源性因素的侵害至关重要[18]。肠道在人体组织中含有数量最多的免疫细胞，因此在免疫系统中发挥重要作用。同时肠道内的微生物群可以帮助机体在新陈代谢和免疫方面发挥重要作用，以上这些共同组成了一个复杂而动态的系统来维持肠道功能的正常运转[19]。

通过对鱼类的研究发现微塑料会造成并加重肠道炎症病变[20]。一项对照实验中发现，喂食幼年潮间带鱼类含有微塑料的饲料45d 后，鱼群随着饲料中微塑料剂量的增加而使肠道病变种类增加，且随着喂食含有微塑料饲料的天数增加，鱼群肠道组织学病变的严重程度也在增加[21]。镜下可见肠道吸收区域存在绒毛细胞和隐窝细胞的物理改变，这与另一项关于斑马鱼的研究结论一致[22]。这种改变可能与吸收过程中发生的摩擦有关，这些损伤对于肠道组织的完整性有显著的影响。

此外，另一项研究揭示了微塑料暴露引起蚯蚓肠道毒性的分子机制，这种损伤机制表现在以下三个方面：①微塑料造成了肠上皮细胞的明显损伤和肠紧密连接相关蛋白编码基因转录水平的显著降低；②肠道细菌脂多糖水平和肠道细菌负荷水平也显著增加，表明了肠道细菌易位和相关屏障损伤的发生；③肠道的抗菌免疫反应被激活，同时伴随着抗氧化防御系统的失败，表明肠道可能发生病原体入侵[23]。

在哺乳动物中，关于微塑料对小鼠肠道功能影响的研究也在进行之中。在小鼠实验中观察到了与鱼类同样的镜下肠道表现：肠道绒毛破损、融合，杯状细胞萎缩，数量减少，隐窝结构不清晰，隐窝内含有未知颗粒等[24]，因此该研究认为微塑料引发了小鼠的肠道微生物群失调、肠道屏障功能和代谢紊乱[25]。此外，一项研究也证实聚苯乙烯微塑料导致了小鼠肠道微生物群菌群失调和肝脏脂质代谢紊乱[26]，破坏了稳定的肠道环境，引起了免疫细胞的招募或改变了细胞因子的分泌[27]。而微塑料对于肠道菌群的改变主要表现为肠道中球菌类增加，拟杆菌类数量下降[28]。

除上述改变外，人们发现直径＞150μm 的微塑料不会被肠道吸收进入循环，而是直接与肠道黏液层结合在一起，并直接接触到肠道上皮的顶端部分，这可能导致更加严重的肠道炎症和对肠道免疫系统的局部影响[29]。因此，相关专家分析了微塑料对于出现肠道炎症可能的影响因素。首先，微塑料的摄入促进了肠道上皮的磨损，更具体地来说是对肠道绒毛细胞和隐窝细胞的磨损，进而造成了细胞的损失和肠道上皮的结构损伤。其次，上皮细胞的损伤进一步引发了免疫反应，导致肠道血管中的灌注量增加，从而使白细胞进入受损组织[21]。此外，微塑料在肠道内还诱导了肠道微生物群生态失调和特定菌群的改变[30]。

在微塑料对人类肠道影响方面，Fackelmann等[31]分析了微塑料诱导的肠道菌群生态失调与宿主肠道健康之间的联系，并提出微塑料可能会影响肠道微生物组。一项体外模拟人类肠道实验首次证实微塑料会改变人类肠道细菌的多样性，并导致其他负面影响，包括肠道代谢特征和肠道炎症的变化[32]，进一步证明了微塑料的摄入会通过多种机制尤其是改变肠道菌群的生态环境而引起人类肠道炎症病变[33]。

3 IBD 与微塑料

近期的一项研究为南京大学的研究团队通过调查来自中国11 个省市参与者的粪便样本首次发现体内微塑料含量的升高可能与IBD 直接相关，研究人员通过分析IBD 患者和健康人群粪便中的微塑料碎片特征，发现IBD 患者的粪便微塑料浓度（41.8 个/g dm）明显高于健康人群（28.0 个/g dm），且粪便中的微塑料浓度与IBD 严重程度呈正相关。此外，患者体内的微塑料含量越高，疾病相关的腹泻、直肠出血和腹部绞痛症状就越明显[2]，证明IBD患者肠道内有更多微塑料的存在。

目前IBD 的病因尚不完全清楚，多数学者认为IBD 发病的特征是肠道稳态失调，由上皮屏障缺陷、免疫反应激活和肠道微生物群生态失调共同引发[34，35]。肠道菌群是一个与宿主共同进化的群落，帮助宿主代谢营养物质，调节免疫反应[36，37]。同时也可以帮助构成肠道防御机制，共同抵御外来物质的入侵[38]。所以，若肠道细菌和宿主之间正常的稳态关系被破坏，可出现肠道炎症[39～42]，而微塑料被证明可影响肠道菌群组成及导致肠道上皮损伤，引起肠道炎症反应[1，21，25，26，33，43]。以上研究表明微塑料引起的化学和物理损伤均可改变患者的肠道环境，导致IBD 的产生和进一步发展。

4 总结与展望

塑料制品因其方便、便宜、制作工艺简单、容易获取等优点，目前用量巨大，且在自然环境中难以降解，使其在环境中的累积量日益增多，对生态系统及人类健康都会产生威胁。综上，微塑料通过多种作用机制导致了肠道的炎症反应，其可能与IBD的发生发展直接相关，但尚缺乏更多的直接证据，未来仍需系统的研究。此外，微塑料的相关研究可能对于IBD 病因及发病机制的研究有重大意义，需要多学科的合作研究。同时，在我们的临床应用中，在指导IBD 患者生活方式时或可更多地考虑到塑料制品对于病情的影响。