引言
文章采用了先进的分析技术来检测并量化颅外动脉狭窄(ECAS)患者和对照患者血液中的微塑料(MPs)。使用裂解-气相色谱-质谱联用技术(Py-GC/MS)来提供MPs的可靠定性和定量数据。此外,激光直接红外光谱(LDIR)用于表征MPs的物理性质,包括其类型、大小和形态。扫描电子显微镜(SEM)则详细可视化了MPs的表面结构,进一步帮助我们理解其物理特征。
在本研究中,作者旨在量化和表征患有或不患有ECAS的患者血液中的MPs。通过Py-GC/MS、LDIR光谱和SEM等先进技术,文章评估了MPs的浓度、聚合物类型和物理特性。血样是在数字减影血管造影(DSA)手术前采集的,提供了一个独特的机会来研究患者血液中MPs的存在情况。此外,还探讨了MPs水平与ECAS严重程度之间的潜在相关性,这是之前未曾研究过的。该研究的结果可能为MPs在血管疾病进展中的作用提供新的见解,并强调MPs暴露对ECAS患者可能带来的健康风险。
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结果简要分析
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人口统计特征
研究共纳入30名患者,其中10名为对照组,20名为ECAS患者,所有患者均由经验丰富的神经介入外科医生通过DSA诊断。两组在年龄、生物性别、吸烟、饮酒、高血压和糖尿病方面没有差异。大多数临床特征如收缩压、舒张压、空腹血糖(FBG)和糖化血红蛋白(HbA1c)无显著差异。两组的血脂水平也没有显著差异。仅有两个临床指标在对照组和ECAS组之间存在显著差异。ECAS组的凝血酶时间(TT)显著长于对照组。在生活习惯中可能的塑料暴露方面,使用塑料袋、塑料饭盒、饮用水来源、饮水习惯以及使用洗面奶或牙膏方面没有差异。在生活习惯方面,居住区域和房屋楼层也没有差异。
通过Py-GC/MS检测
人类血液中的MPs含量
使用Py-GC/MS检测了所有患者血液中的微塑料(MPs)。在11种目标微塑料聚合物中,检测到了4种:PVC、PA66、PS和PP。PVC和PA66是检测到的最丰富的聚合物,均在对照组和ECAS患者中发现。
微塑料(MPs)浓度
与颅外动脉狭窄(ECAS)
图1. 对照组和ECAS患者血液中微塑料(MPs)的浓度。A: 对照组(n = 10)和ECAS组(n = 20)中的微塑料总浓度,非配对t检验,;B: 对照组(n = 10)和ECAS组(n = 20)中的PVC浓度,非配对t检验;C: 对照组(n = 10)和ECAS组(n = 20)中的PA66浓度,非配对t检验;D: 前循环(AC,n = 3)、后循环(PC,n = 9)以及前后循环(n = 8)狭窄患者的MPs浓度;E: 前循环(AC,n = 3)、后循环(PC,n = 9)以及前后循环(n = 8)狭窄患者的PVC浓度;F: 前循环(AC,n = 3)、后循环(PC,n = 9)以及前后循环(n = 8)狭窄患者的PA66浓度。
在ECAS组中检测到的微塑料总浓度明显高于对照组(174.89 ± 24.95 vs 79.82 ± 31.73 µg/g,非配对t检验,p < 0.001)(图1A)。大多数MPs为PVC,其在ECAS组中的浓度也显著高于对照组(134.79 ± 23.25 vs 60.80 ± 19.83 µg/g,非配对t检验,p < 0.001)(图1B)。此外,MPs浓度与颅外动脉狭窄百分比之间存在显著关联(图1C)。线性回归分析还表明,狭窄百分比与MPs总浓度之间存在正相关关系。不同狭窄位置的MPs总量、PVC和PA66浓度无显著差异(图1D-F)。
研究表明,ECAS患者的微塑料(尤其是PVC和PA66)浓度显著高于健康对照组,且微塑料浓度与颅外动脉狭窄的严重程度呈正相关。
微塑料的物理特性
图2. LDIR成像分析ECAS患者微塑料的物理特性。
A: LDIR检测到的微塑料聚合物的种类和丰度(n = 5);
B: 检测到的微塑料的尺寸分布;C-K: PE、PU、CPE、PET、ACR、FKM、PVC、PMMA 和 BR 的直径、宽度、高度、纵横比、面积、周长、圆度、固度和偏心率。
图3. 代表性的LDIR成像微塑料图像。A-I: PE、PU、CPE、PET、ACR、FKM、PVC、PMMA 和 BR 的代表性LDIR图像。
图4. ECAS患者血液中微塑料的SEM成像。A-I: PE、PU、CPE、PET、ACR、FKM、PVC、PMMA 和 BR 的代表性SEM图像。
为了表征血液中微塑料的物理特性,采用了LDIR光谱技术对5名ECAS患者的样本进行了分析。
在LDIR光谱检测的6466个颗粒中,678个为微塑料,共检测到30种不同的微塑料聚合物,其中PE(聚乙烯)最为常见,占19.6%。(见图2A)。
大多数微塑料(77.9%)的尺寸在20到50微米之间,17.1%的颗粒尺寸为50到100微米,5.0%的颗粒尺寸在100到500微米之间(见图2B)。
9种最常见的聚合物的平均直径分别为34.1微米、39.0微米、54.6微米、47.6微米、36.1微米、52.3微米、38.8微米、48.4微米和33.0微米(见图2C)。
其他测量数据包括宽度、高度、纵横比(宽度/高度)、面积和周长,如图2D-H所示。还计算了圆度【4π×面积/(周长)²】,固度(面积/凸面积)和偏心率(焦点距离/准线距离),显示了微塑料形状和密度的显著变化(见图2I-K)。
第三种检测方法为SEM(扫描电子显微镜)成像,用于获得最常见的9种聚合物的高分辨率形态细节,这些聚合物最初由LDIR光谱检测到(见图3)。SEM成像显示了片状和球形的微塑料(见图4)
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结论
该研究中,文章发现ECAS患者血液中的微塑料水平显著高于对照组,并且微塑料浓度与动脉狭窄的严重程度之间存在显著的相关性。这些发现为微塑料可能与动脉粥样硬化的进展有关提供了初步证据,表明微塑料可能在血管疾病的发展中发挥作用。尽管该研究为微塑料在血管健康恶化中的作用提供了一个重要的起点,但进一步的研究对于全面了解微塑料如何影响血管健康的机制至关重要。研究微塑料如何与动脉粥样硬化中的细胞和分子途径相互作用将是关键。此外,未来的研究应集中于开发减少人类暴露于微塑料的策略,并减轻其对心血管系统潜在的有害影响。