微塑料與炎癥性腸病的相關性

張帥 冷雪芹

長期以來，塑料被認為是一種惰性物質，在攝入人體后會通過胃腸道并經過膽道排泄。然而，塑料被分解為微塑料顆粒后廣泛存在于環境以及飲用水和食物中，它們對環境和人類健康的影響引起了人們的擔憂。隨著海產品的食用，人體攝入這些微塑料顆粒的機會大大增加。有報道微塑料被攝入體內后可導致腸道上皮損傷及菌群失調，最終可能會導致腸道炎癥性病變[1]。最新的一項研究表明，炎癥性腸病（IBD）患者糞便中的微塑料含量顯著高于對照組[2]，這或許為微塑料與IBD 發生發展相關提供了新的證據。因此，本研究為明確微塑料與IBD 的關系，收集現有文獻數據進行如下綜述。

1 微塑料簡介

70 年代早期，科學家第一次在大西洋中發現了一些微小的塑料碎片。從此，微塑料的存在被越來越多的研究證實[3]。2004 年，Thompson 首次使用“微塑料”這個概念描述環境中的微小塑料顆粒。2008 年第一屆國際微塑料研討會將微塑料定義為直徑小于5mm 的塑料碎片[4]。后續的研究使人類進一步認識到亞洲地區的生態系統和人類健康已經受到了海洋中微塑料的嚴重影響[5]。一項2015年的研究完成了世界上第一份關于非生物海產品中微塑料污染的報告。這項研究測量了中國的海鹽、湖鹽和巖鹽/井鹽中的微塑料污染情況，結果表明海鹽已經受到了微塑料的污染[6]。海產品是人類食物的主要來源之一，微塑料經此可以通過食物鏈從海產品轉移到人體內[7]，這增加了人類的潛在健康風險。

此外，塑料制品在生活中的廣泛應用導致其降解后的微塑料污染已經滲透到各個領域。研究人員對上海郊區的20 個菜田的土壤進行檢驗，發現土壤樣品中也均檢出微塑料的存在[8]。另一項研究首次在可食用的水果和蔬菜中檢測到微塑料的存在[9]。甚至有報道海產品[10]、啤酒、牛奶、蜂蜜[11，12]、食鹽[13]、瓶裝礦泉水[14]、茶葉[15]中均被檢出微塑料的存在。Cox 等[16]報道每人每年大約攝入39 000～52 000 個微塑料顆粒，按照重量計算，每人每周大約吃掉5g 微塑料，相當于一張銀行卡的重量。目前已有相關研究在人類糞便中發現了微塑料的存在，數據顯示成年人每10g 糞便中平均可檢測到20 個微塑料顆粒[17]。這些微塑料顆粒進入腸道內若不能很好地被代謝和排出，將不可避免地對腸道產生損害作用。

2 微塑料對腸道的危害

腸道的主要功能包括消化、營養吸收和新陳代謝，以及免疫和防御。腸道上皮對于吸收營養和保護機體免受有害外源性因素的侵害至關重要[18]。腸道在人體組織中含有數量最多的免疫細胞，因此在免疫系統中發揮重要作用。同時腸道內的微生物群可以幫助機體在新陳代謝和免疫方面發揮重要作用，以上這些共同組成了一個復雜而動態的系統來維持腸道功能的正常運轉[19]。

通過對魚類的研究發現微塑料會造成并加重腸道炎癥病變[20]。一項對照實驗中發現，喂食幼年潮間帶魚類含有微塑料的飼料45d 后，魚群隨著飼料中微塑料劑量的增加而使腸道病變種類增加，且隨著喂食含有微塑料飼料的天數增加，魚群腸道組織學病變的嚴重程度也在增加[21]。鏡下可見腸道吸收區域存在絨毛細胞和隱窩細胞的物理改變，這與另一項關于斑馬魚的研究結論一致[22]。這種改變可能與吸收過程中發生的摩擦有關，這些損傷對于腸道組織的完整性有顯著的影響。

此外，另一項研究揭示了微塑料暴露引起蚯蚓腸道毒性的分子機制，這種損傷機制表現在以下三個方面：①微塑料造成了腸上皮細胞的明顯損傷和腸緊密連接相關蛋白編碼基因轉錄水平的顯著降低；②腸道細菌脂多糖水平和腸道細菌負荷水平也顯著增加，表明了腸道細菌易位和相關屏障損傷的發生；③腸道的抗菌免疫反應被激活，同時伴隨著抗氧化防御系統的失敗，表明腸道可能發生病原體入侵[23]。

在哺乳動物中，關于微塑料對小鼠腸道功能影響的研究也在進行之中。在小鼠實驗中觀察到了與魚類同樣的鏡下腸道表現：腸道絨毛破損、融合，杯狀細胞萎縮，數量減少，隱窩結構不清晰，隱窩內含有未知顆粒等[24]，因此該研究認為微塑料引發了小鼠的腸道微生物群失調、腸道屏障功能和代謝紊亂[25]。此外，一項研究也證實聚苯乙烯微塑料導致了小鼠腸道微生物群菌群失調和肝臟脂質代謝紊亂[26]，破壞了穩定的腸道環境，引起了免疫細胞的招募或改變了細胞因子的分泌[27]。而微塑料對于腸道菌群的改變主要表現為腸道中球菌類增加，擬桿菌類數量下降[28]。

除上述改變外，人們發現直徑＞150μm 的微塑料不會被腸道吸收進入循環，而是直接與腸道黏液層結合在一起，并直接接觸到腸道上皮的頂端部分，這可能導致更加嚴重的腸道炎癥和對腸道免疫系統的局部影響[29]。因此，相關專家分析了微塑料對于出現腸道炎癥可能的影響因素。首先，微塑料的攝入促進了腸道上皮的磨損，更具體地來說是對腸道絨毛細胞和隱窩細胞的磨損，進而造成了細胞的損失和腸道上皮的結構損傷。其次，上皮細胞的損傷進一步引發了免疫反應，導致腸道血管中的灌注量增加，從而使白細胞進入受損組織[21]。此外，微塑料在腸道內還誘導了腸道微生物群生態失調和特定菌群的改變[30]。

在微塑料對人類腸道影響方面，Fackelmann等[31]分析了微塑料誘導的腸道菌群生態失調與宿主腸道健康之間的聯系，并提出微塑料可能會影響腸道微生物組。一項體外模擬人類腸道實驗首次證實微塑料會改變人類腸道細菌的多樣性，并導致其他負面影響，包括腸道代謝特征和腸道炎癥的變化[32]，進一步證明了微塑料的攝入會通過多種機制尤其是改變腸道菌群的生態環境而引起人類腸道炎癥病變[33]。

3 IBD 與微塑料

近期的一項研究為南京大學的研究團隊通過調查來自中國11 個省市參與者的糞便樣本首次發現體內微塑料含量的升高可能與IBD 直接相關，研究人員通過分析IBD 患者和健康人群糞便中的微塑料碎片特征，發現IBD 患者的糞便微塑料濃度（41.8 個/g dm）明顯高于健康人群（28.0 個/g dm），且糞便中的微塑料濃度與IBD 嚴重程度呈正相關。此外，患者體內的微塑料含量越高，疾病相關的腹瀉、直腸出血和腹部絞痛癥狀就越明顯[2]，證明IBD患者腸道內有更多微塑料的存在。

目前IBD 的病因尚不完全清楚，多數學者認為IBD 發病的特征是腸道穩態失調，由上皮屏障缺陷、免疫反應激活和腸道微生物群生態失調共同引發[34，35]。腸道菌群是一個與宿主共同進化的群落，幫助宿主代謝營養物質，調節免疫反應[36，37]。同時也可以幫助構成腸道防御機制，共同抵御外來物質的入侵[38]。所以，若腸道細菌和宿主之間正常的穩態關系被破壞，可出現腸道炎癥[39～42]，而微塑料被證明可影響腸道菌群組成及導致腸道上皮損傷，引起腸道炎癥反應[1，21，25，26，33，43]。以上研究表明微塑料引起的化學和物理損傷均可改變患者的腸道環境，導致IBD 的產生和進一步發展。

4 總結與展望

塑料制品因其方便、便宜、制作工藝簡單、容易獲取等優點，目前用量巨大，且在自然環境中難以降解，使其在環境中的累積量日益增多，對生態系統及人類健康都會產生威脅。綜上，微塑料通過多種作用機制導致了腸道的炎癥反應，其可能與IBD的發生發展直接相關，但尚缺乏更多的直接證據，未來仍需系統的研究。此外，微塑料的相關研究可能對于IBD 病因及發病機制的研究有重大意義，需要多學科的合作研究。同時，在我們的臨床應用中，在指導IBD 患者生活方式時或可更多地考慮到塑料制品對于病情的影響。