研究揭示聚苯乙烯微塑料对人类肺泡上皮细胞的毒性

来源：中科院之声

微塑料作为一种新型污染物在大气中多以悬浮性细颗粒物的形式存在，可随着呼吸进入人体，与呼吸道黏膜和肺细胞产生接触，并影响其生理功能。微塑料因其粒径小，并具有一定组织亲和性，更易于吸附在细胞表面，破坏膜结构，尤其更容易被细胞以多种机制内吞并在胞内累积，从而造成细胞基因表达和调控的异常，引发炎症反应，甚至引起癌变。

中国科学院沈阳应用生态研究所微生物资源与生态组、污染生态过程组在该领域开展联合研究，以不同粒径的聚苯乙烯纳米微球模拟纳米微塑料颗粒，以人类肺泡Ⅱ型上皮细胞系（A549）作为呼吸道上皮细胞的体外模型，研究微塑料颗粒在肺上皮细胞的内化规律及对细胞产生的毒性作用。

研究发现，小粒径的纳米微塑料更容易内化进入A549细胞中并持续存在，并产生显著的细胞毒性作用。纳米微塑料的细胞毒性呈现显著的粒径相关性和一定程度的浓度相关性。纳米微塑料颗粒可使A549细胞周期发生明显的S期阻滞，并诱导细胞凋亡现象，且具有时间依赖性。

进一步的蛋白和基因分析结果显示，纳米微塑料可诱导促炎症细胞因子IL-6、IL-8、NF-κB和TNF-α转录水平的显著上调，并且诱导促凋亡蛋白DR5、caspase 3、caspase 8、caspase 9和Cytochrome C的表达水平的显著上升，同时增强了活性氧自由基ROS的水平。研究表明，纳米级的聚苯乙烯微塑料颗粒可通过多途径和多靶点对人肺泡上皮细胞产生明显毒性作用，且暴露时间、粒径大小和暴露浓度是影响毒性作用的关键因素。该研究提示，对于微塑料相关的空气污染和环境风险及其对人类和陆地哺乳动物的毒理效应问题，应该给予更多关注和研究。

相关成果以Internalization and toxicity: A preliminary study of effects of nanoplasticparticles on human lung epithelial cell 为题发表在Science of Total Environmen 期刊上。研究员徐明恺为第一作者，研究员张倩茹为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目的支持。

图1. 不同浓度聚苯乙烯纳米微球对A549细胞活力的影响

图2. 通过流式细胞仪观察到聚苯乙烯纳米微球可以诱导A549细胞产生凋亡现象

图3. 聚苯乙烯纳米微球可以改变A549细胞中细胞周期表达和凋亡调控相关蛋白             来源：中国科学院沈阳应用生态研究所