摘要

“消化前沿”专栏是北部战区总医院消化内科祁兴顺医生应《消化界》编辑部邀请联合发起的学术专栏，定期收集整理消化病领域的研究进展，每月（最后一周）挑选一篇重要文献进行精读讨论，希望能帮助读者知其然知其所以然，启迪临床科研思维、学以致用。今天为您带来第29期内容：微塑料和纳米塑料对胃肠疾病的影响。

文章简述

塑料污染已成为日益严峻的全球性环境问题。塑料废弃物通可过物理、化学和生物途径逐渐降解为微塑料和纳米塑料（MNPs）。由于MNPs粒径较小且具有稳定的化学结构，其在自然环境中降解速度极为缓慢，容易长期滞留并持续积累（Zhang et al. Environ Pollut. Apr 2021;1:274:116554）。MNPs可通过摄入受污染的食物和水、空气吸入以及皮肤接触等多种途径进入人体（Rahman et al. Sci Total Environ. Feb 2021; 25:757）。MNPs已在人类的尿液及粪便中被检测到，并且能够在心、肝、肺、肠道和胎盘等多个器官中积累（Schwabl et al. Ann Intern Med. Oct 2019;1:171(7):453-457; Pironti et al. Toxics. Dec 2022;30;11(1):40; Amato-Lourenço et al. J Hazard Mater. Aug 2021;15:416:126124; Yang et al. Environ Sci Technol. Mar 2025;1:24(3):32730s1-32730s16）。MNPs暴露可引起氧化应激、炎症、免疫功能紊乱、代谢紊乱、细胞凋亡及生殖毒性，并增加致癌风险（Ali et al. EBioMedicine. Jan 2024;99:104901）。研究发现，MNPs可能增加人类心血管疾病、癌症及死亡风险（Marfella et al. N Engl J Med. Mar 2024;7:390(10) :900-910; Wang et al. EBioMedicine. May 2024;103:105118）。胃肠道作为MNPs暴露的主要器官，可能更易受其影响。然而，目前关于MNPs对人类胃肠道疾病影响的证据尚不充分。

我们团队Zhao等于2025年7月在《European Journal of Internal Medicine》杂志在线发表了一篇题为《微塑料和纳米塑料对胃肠疾病的影响》的文章。该研究旨在系统回顾现有证据，探讨MNPs暴露对消化系统疾病的影响，特别是其毒理学机制，包括氧化应激、炎症、细胞凋亡、肠道菌群失调和肠道屏障功能障碍等。

MNPs暴露可诱导活性氧（ROS）过量生成，并引发持续的胃肠道炎症反应，进而促使上皮细胞凋亡，损害肠道屏障功能。同时，MNPs引起的肠道菌群紊乱可进一步加剧局部炎症和肠道屏障功能障碍。研究显示，MNPs长期暴露可能与多种胃肠道疾病风险增加相关，包括胃炎、胃癌、炎症性肠病及结直肠癌等。

MNPs在胃肠道中的积累与内化

MNPs不仅可通过饮食直接进入胃肠道，还可以通过循环和淋巴系统转移至胃肠道。MNPs进入胃肠道后，一部分可随粪便排出，而另一部分会在胃肠道内积累，尤其是粒径小于10μm的MNPs。MNPs已经在人类小肠和大肠中检出，平均每克小肠和大肠组织样本分别含有9.45 ± 13.13和7.91 ± 7.00颗MNPs。此外，MNPs的粒径、形状、表面电荷以及表面吸附物质均可显著影响其在胃肠道中的积累。

MNPs能够内化至胃肠道细胞中。粒径为50nm的MNPs可通过被动扩散和能量依赖性的主动内吞途径进入胃肠道细胞，包括网格蛋白介导的内吞、caveolin介导的内吞和巨噬细胞吞噬作用。相比之下，粒径为500nm的MNPs则主要依赖巨噬细胞吞噬作用进行内化，而5μm的MNPs由于较大的粒径和有限的布朗运动，无法有效内化，但可通过细胞间途径进入胃肠道。

MNPs对胃肠道的毒性效应

(表源自文献)

氧化应激 

MNPs在胃肠道中积累会导致ROS过度产生，从而引发氧化应激。这一过程被认为是MNPs毒性作用的分子启动事件。MNPs可在细胞线粒体中积累，损害线粒体膜结构和电子传递链，进而导致ROS过量生成。此外，MNPs暴露可激活NADPH氧化酶进一步促进ROS生成。长期MNPs暴露可能抑制Keap1/Nrf2/ARE抗氧化应激通路，导致细胞抗氧化防御能力下降，最终引起氧化应激。

慢性炎症

ROS过量产生可激活多条炎症信号通路，引发炎症级联反应，从而引起胃肠道慢性炎症。首先，ROS可直接激活NF-κB信号通路，诱导促炎因子释放，导致胃肠道炎症细胞浸润。此外，过量ROS还可以引起线粒体损伤、溶酶体破裂和钙超载，进而激活NLRP3炎症小体，加重胃肠炎症。同时，ROS还可激活MAPK通路（JNK/p38/ERK），增强免疫细胞招募。

细胞凋亡

MNPs暴露可通过内源性或外源性途径诱导胃肠道细胞凋亡。过量的ROS会破坏线粒体膜电位，促使细胞色素C释放并激活Caspase-9/3级联反应，引发内源性凋亡。ROS的积累还会改变胃肠道细胞内钙离子的跨膜转运，导致钙超载并加剧凋亡。此外，MNPs还可通过抑制PI3K-Akt通路，激活细胞表面死亡受体启动Caspase-8，触发外源性凋亡。

肠道菌群失调

MNPs在胃肠道中积累可引起肠道菌群失调，进而加重炎症和肠道功能障碍。MNPs暴露改变了肠道菌群的组成和多样性，表现为益生菌丰度下降及机会致病菌的异常增殖，如肠杆菌科、脱硫弧菌、梭状芽胞菌和腺单胞菌。此外，由MNPs暴露引起的肠道菌群失调还可加剧肠道炎症。

肠道屏障功能障碍

肠道屏障由肠上皮细胞、紧密连接、黏膜层和肠道菌群组成。MNPs暴露可以通过ROS介导的肠上皮细胞凋亡导致肠道屏障功能障碍，增加肠道通透性。此外，ROS还可下调紧密连接蛋白的表达，抑制肠道粘液分泌，从而削弱黏膜层的防御功能。MNPs引起的肠道菌群失调也加剧了肠道屏障功能障碍，可能导致肠道内毒素进入体循环并激活炎症信号通路。

(图源自文献)

MNPs对胃肠道疾病的影响

胃炎

MNPs已在人胃组织中检出，这可能增加胃炎风险。MNPs可为幽门螺杆菌定植提供附着位点，这不仅增加了幽门螺杆菌感染的风险，还促进了组织摄取MNPs，加重胃损伤和炎症。此外，MNPs暴露可降低胃上皮细胞的活性并诱发细胞凋亡，进而破坏胃屏障功能。同时，MNPs诱导ROS过量生成可引发氧化应激，激活炎症信号通路，诱导促炎因子的释放，进一步加剧胃黏膜的慢性炎症反应。MNPs暴露还可引起胃液和粘液分泌异常，损害胃黏液屏障，使胃上皮更易受到胃酸和病原体侵袭。综上，MNPs暴露可能通过促进幽门螺杆菌感染、氧化应激、炎症和胃屏障破坏增加慢性胃炎的风险。

胃癌

MNPs已在人胃癌组织中检出，并与肿瘤标志物水平上调相关。MNPs暴露可引发氧化应激，导致DNA氧化损伤。MNPs暴露还可促进上皮-间质转化（EMT），增强胃癌细胞的迁移和侵袭，并增强肿瘤细胞对化疗药物和单克隆抗体等靶向治疗的耐药性。长期MNPs暴露可通过引发慢性炎症，打破促凋亡与抗凋亡基因的平衡，促使抗凋亡表型形成，从而促进胃癌发展。综上，MNPs可能通过氧化应激、DNA损伤、上皮-间质转化和慢性炎症等多种途径增加胃癌的风险。

炎症性肠病

研究发现，炎症性肠病（IBD）患者粪便中MNPs浓度是健康对照组的1.5倍，且MNPs浓度与IBD严重程度呈正相关。MNPs暴露可异常激活免疫系统，促进巨噬细胞向促炎性M1型表型的极化，抑制调节性T细胞（Treg）介导的免疫抑制功能，同时增强Th17细胞驱动的炎症反应。MNPs还可以激活多条炎症信号通路，诱导肠道炎症。此外，MNPs暴露可下调肠上皮紧密连接蛋白的表达，并诱导肠道细胞凋亡，导致肠道通透性升高和肠道屏障功能障碍。动物实验表明，MNPs暴露可引起类似克罗恩病的肠道病理表现，包括肠道组织结构损伤、炎症细胞浸润及上皮细胞坏死等。MNPs暴露还会干扰结肠上皮细胞的增殖与分化，进一步损害肠道屏障的完整性，加速IBD的进展。综上，MNPs暴露通过异常激活免疫系统、诱发慢性炎症和破坏肠道屏障增加IBD的风险。

结直肠癌

MNPs已在人结直肠肿瘤组织中检出，浓度显著高于非肿瘤结肠组织。MNPs暴露可引发氧化应激，进而导致DNA损伤及APC、KRAS、TP53等关键基因突变，影响细胞增殖、分化、DNA修复及表观遗传调控。急性暴露可诱导β-catenin过表达，而长期暴露则可激活Wnt信号通路，促进结直肠癌细胞的增殖、分化及存活。此外，MNPs暴露还会导致Treg和Th17细胞的异常分化，诱导T细胞衰竭，促进免疫逃逸。综上，MNPs暴露可能通过引发氧化应激、基因突变及免疫逃逸等途径增加结直肠癌的风险。

总结与展望

通过系统整合实验室及初步人体研究证据，本文强调了MNPs对胃肠道系统的毒性作用，包括氧化应激、慢性炎症、细胞凋亡、肠道菌群失调以及肠屏障功能障碍等，这与多种胃肠道疾病的风险密切相关。然而，目前缺乏直接的临床和流行病学数据，限制了这些发现的临床意义。未来，应开展前瞻性队列研究或病例对照研究，以证实MNPs在人胃肠道疾病中的作用。

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