微塑料(Microplastics, MPs)是指粒径在0.1 μm至5 mm之间的塑料颗粒,广泛存在于水、空气和食物中,且易于通过吸入、摄入和皮肤接触等途径进入人体,进而影响人体的正常功能。特别在心脑血管系统中,微塑料可能通过内皮细胞损伤和免疫激活,增加血栓形成的风险,并加速动脉粥样硬化的进程。然而,微塑料与血管狭窄病变之间的具体关联仍不明确。颅外动脉狭窄(Extracranial Artery Stenosis, ECAS)是指颈动脉和椎动脉等主要为大脑供血的动脉发生狭窄,导致脑部供血不足,并大幅增加缺血性卒中的风险。近年来逐渐有证据表明,环境污染物如微塑料可能是ECAS病程加速的关键因素。
2024年10月18日,同济大学附属东方医院李刚教授团队在国际期刊《Journal of Hazardous Materials》发表了题为《Association Between Blood Microplastic Levels and Severity of Extracranial Artery Stenosis》的研究文章,本研究首次揭示了血液中微塑料(MPs)浓度与颅外动脉狭窄(ECAS)病变严重程度之间的显著关联。
研究团队从同济大学附属东方医院招募了30例受试者,其中20例为颅外动脉狭窄(ECAS)患者,10例为健康对照组。所有受试者均接受数字减影血管造影(DSA)检查,并在手术前采集血液样本。样本分析采用了热裂解气相色谱-质谱联用(Py-GC/MS)、激光红外光谱(LDIR)和扫描电子显微镜(SEM)等先进技术。同时,调查了受试者的生活习惯,如塑料袋使用频率、饮水方式等,以评估生活方式对微塑料暴露的影响。
分析结果显示,所有受试者的血液样本中均检测到微塑料。其中,聚氯乙烯(PVC)和聚酰胺66(PA66)是最常见的塑料聚合物。ECAS患者的血液中微塑料浓度(174.89 ± 24.95 μg/g)显著高于健康对照组(79.82 ± 31.73 μg/g)(p < 0.001)(图1)。此外,微塑料浓度与动脉狭窄程度呈正相关(Pearson相关系数为0.779,p < 0.001),提示微塑料可能在动脉粥样硬化的发生与进展中发挥重要作用。
图1. 血液样本中MPs含量
在检测发现的6466颗粒中,其中678颗为微塑料。大多数微塑料尺寸在20-50 μm之间(77.9%),其余分别分布于50-100 μm(17.1%)和100-500 μm(5%)区间。此外,通过LDIR分析共识别出30种聚合物类型,其中PVC占比为5.5%,而其他常见聚合物如PE、PET和PU也在血液中被检测到(图2)。
图2. ECAS患者中MPs物理特性的LDIR成像分析
综上所述,通过对不同微塑料聚合物的LDIR和SEM成像,李刚教授团队成功区分了多种聚合物的形态学特征,如PVC和CPE颗粒呈现出破碎的棱角状。这种形态学差异提示,不同类型的微塑料在血液中的作用机制可能存在差异,有必要在未来研究中进一步探讨这些差异与疾病进展之间的关系。
本论文通讯作者为李刚教授(同济大学附属东方医院神经内科教授、主任医师、博士研究生导师)、肖亚平副主任(同济大学附属东方医院神经内科)和张贝博士(同济大学附属东方医院神经内科),论文第一作者为余鸿翔(博士后)、李红霞(博士)。