引言
以往研究表明，聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）可以激活Toll样受体（TLRs）通路，进而影响海洋动物如鲷鱼和虾类的细胞因子表达。TLRs 是一类通用的模式识别受体家族，随着时间的推移进化而来，通过识别病原体相关分子模式和危险相关分子模式，启动先天免疫反应，从而调节各种急性和慢性炎症状况。
该研究通过气管灌注PS-MPs，研究了肺、肝、肾、脾和胸腺等多个器官的炎症变化。同时评估了TLRs及其下游成分（包括MyD88和NF-κB）的表达。此外，还使用TLRs抑制剂证实了TLRs/MyD88/NF-κB通路在PS-MPs相关多器官毒性中的作用。此外，研究还通过体外使用巨噬细胞RAW264.7模型，探讨了PS-MPs引发的炎症损伤。该研究探索了呼吸暴露于PS-MPs后多器官炎症损伤及其潜在机制。鉴于MPs对人类构成不可避免且日益严重的呼吸暴露风险，研究结果可能为PS-MPs的健康防护和环境风险评估提供理论支持。
结果简要分析
聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）
在多个器官中的沉积
为了评估PS-MPs是否可以渗透到小鼠的肺外器官，在第1天、第3天和第7天吸入后，分别制作了胸腺、脾脏、睾丸、肝脏、肾脏、大脑和肺的冷冻切片。结果发现：PS-MPs不仅能够在肺部聚集，还能通过体内的巨噬细胞作用迁移至多个肺外器官，如肝脏、肾脏、脾脏和大脑等。这一现象加深了对PS-MPs可能引发多器官损伤及其潜在健康风险的认识。
PS-MPs 导致肺功能下降和
肺外器官损伤
表1. 小鼠的肺功能
PS-MPs的吸入暴露会导致肺功能显著下降，表现为肺容量和气流减少。此外，PS-MPs还会引发多个肺外器官（如肝脏、肾脏、脾脏和胸腺）的功能损伤，器官系数显著下降，炎症标志物升高，尤其是在高剂量暴露的情况下。这表明PS-MPs暴露具有系统性毒性，影响多个器官的健康功能，进一步研究有助于了解其潜在的健康风险。
PS-MPs引起的肺部炎症损伤
图1. PS-MPs 对 BALF 中炎症细胞和细胞因子的影响。支气管肺泡灌洗液（BALF）中总细胞（A）、嗜酸性粒细胞（B）、淋巴细胞（C）、巨噬细胞（D）和中性粒细胞（E）的水平。Eotaxin（F）、IL-5（G）、IL-12（H）、IL-13（I）、LIX（J）、MCP-1（K）、MCP-3（L）、MDC（M）、TARC（N）和TNF-α（O）在BALF中的表达通过酶联免疫吸附测定（ELISA）测量。
图2. PS-MPs 诱发肺部炎症损伤。(A) 肺部H&E染色的代表性图像（放大倍数：20×，比例尺：200μm）。(B) 肺中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路和TNF-α的mRNA表达。(C,D) 肺中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路和TNF-α的蛋白质表达。
结果表明，吸入PS-MPs会导致肺部严重的炎症损伤，这在病理结果中得到了证明。即使在低剂量下，PS-MPs也能导致BALF中性粒细胞的增加，从而增加中性粒细胞分泌炎症细胞因子。先前在不同人类细胞系（包括U937巨噬细胞系和A549肺上皮细胞系）上进行的体外实验发现，聚四氟乙烯MPs的毒性与细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）通路的激活密切相关，最终诱导TNF-α、IL-6等细胞因子和炎症反应。在暴露于PS-MPs的肺组织中，ERK信号通路的磷酸化水平增加，导致鸟类细胞凋亡。鱼类暴露于MPs后，会引发免疫毒性、炎症、氧化应激、基因毒性和DNA损伤，进而降低鱼类的生长和质量。这些发现与早期的肺部实验结果一致，表明吸入PS-MPs会导致肺组织的炎症损伤。
PS-MPs引起小鼠肝脏损伤
图3. 吸入PS-MPs导致肝损伤。(A) 肝脏的H&E染色代表图像（放大倍数：20×，比例尺：50 μm）。(B) 肝脏中巨噬细胞（F4/80+）和中性粒细胞（Ly6G+）免疫组化（IHC）代表图像（放大倍数：20×，比例尺：50 μm）。(C) 肝脏中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路及相关细胞因子的mRNA表达。(D) 肝脏中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路及相关细胞因子的蛋白表达。
PS微/纳米塑料通过口服灌胃或腹腔注射给药时对肝脏产生毒性效应。小鼠腹腔注射PS-NPs导致局部中性粒细胞浸润显著增加，并形成中性粒细胞外陷阱，从而导致肝脏炎症。体外实验表明，肝细胞HepG2暴露于PS-MPs后，IL-8水平上调，且24小时后效果增强。这些发现共同表明，吸入PS-MPs可能会导致小鼠肝脏及其他多个器官的炎症损伤。
PS-MPs导致小鼠肾损伤
图4. 吸入PS-MPs导致肾损伤。(A) 肾脏H&E染色的代表性图像（放大倍数: 20×，比例尺: 50 μm)。(B) 肾脏巨噬细胞（F4/80+）和中性粒细胞（Ly6G+）免疫组织化学（IHC）的代表性图像（放大倍数: 20×，比例尺: 50 μm)。(C) 肾脏中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路及相关细胞因子的mRNA表达。(D) 肾脏中TLRs/MyD88/NF-κB信号通路及相关细胞因子的蛋白表达。黑色箭头表示炎症细胞浸润灶。红色箭头表示红细胞充血。
与对照组相比，PS-MPs处理组的小鼠肾小球呈现代偿性增大，肾小球的基本球形结构被破坏，炎症细胞浸润到肾间质中（图4）。与对照组相比，PS-MPs处理组小鼠肾脏中F4/80+和Ly6G+的阳性免疫染色率增加，巨噬细胞和中性粒细胞浸润的组织密度显著增加（图4).体外实验同样显示，暴露于PS-MPs的人肾近曲小管上皮细胞中炎症相关蛋白如COX-1的表达增强。以上结果表明，炎症是PS-MP引发肾功能损伤的关键因素。
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结 论
此前的研究已经在人体生物样本中检测到微塑料（MPs），例如肺、肺泡灌洗液和血栓。然而，吸入微塑料是否会引发健康影响尚不明确。在该研究中，荧光聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）在小鼠气管内注射后的第1天或第3天，在胸腺、脾脏、睾丸、肝脏、肾脏和大脑中被发现。此外，小鼠在多种器官中出现了炎症反应，表现为明显的中性粒细胞和巨噬细胞浸润，Toll样受体（TLRs）、髓样分化初期响应蛋白88（MyD88）和核因子-κB（NF-κB）增加，以及肺、胸腺、脾脏、肝脏和肾脏中的促炎性细胞因子（肿瘤坏死因子（TNF）-α和白细胞介素（IL）-1β）增加。在每隔两周进行一次的4次气管内注射PS-MPs后，小鼠的肝肾功能指标也出现了升高。随后，使用TLR2和TLR4抑制剂显著缓解了小鼠多个器官的炎症反应。意外的是，在体外实验中，没有发现RAW264.7巨噬细胞分泌的单核细胞趋化蛋白（MCP）-1或TNF-α增加。
因此, PS-MPs通过TLRs/MyD88/NF-κB通路在体内引发了多种器官的炎症损伤，但在体外的巨噬细胞中并未表现出这种现象。这些结果可能为PS-MPs的健康防护及其环境风险评估提供了理论支持。
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