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微塑料暴露对女性生殖及子代健康的影响

2025-07-29 73 上传者：管理员

摘要：塑料在我们生活环境中无处不在，通过分解产生的直径小于5 mm的塑料颗粒被称为微塑料（mieroplasties,MPs），纳米塑料则是直径小于1μm的塑料颗粒。其微观特性使它们几乎无所不在，通过生态系统和食物链，最终渗透到人体。研究表明，MPs颗粒已在哺乳动物的多个内脏器官和体液中发现（图1）[1]，包括胎盘[2]、肠道[3]、肺部[4]和血液[5]，甚至在人体组织，如在胎盘和胎儿胎便中，也检测到了MPs[6]。细胞实验和动物模型表明，MPs和纳米塑料颗粒可能具有生殖毒性，并能够迁移至生殖器官，导致有害影响。颗粒的物理性质（如大小、形状和长度）、化学性质（添加剂和聚合物类型）、浓度以及微生物膜都是影响其毒性的关键因素[7]。然而，MPs和纳米塑料与人类不良生育或妊娠结局之间的确切关系尚需进一步研究。

关键词：
卵巢
子代健康
子宫内膜
微塑料
生殖
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塑料在我们生活环境中无处不在,通过分解产生的直径小于5mm的塑料颗粒被称为微塑料(mieroplasties,MPs),纳米塑料则是直径小于1μm的塑料颗粒｡其微观特性使它们几乎无所不在,通过生态系统和食物链,最终渗透到人体｡研究表明,MPs颗粒已在哺乳动物的多个内脏器官和体液中发现(图1)[1],包括胎盘[2]､肠道[3]､肺部[4]和血液[5],甚至在人体组织,如在胎盘和胎儿胎便中,也检测到了MPs[6]｡细胞实验和动物模型表明,MPs和纳米塑料颗粒可能具有生殖毒性,并能够迁移至生殖器官,导致有害影响｡颗粒的物理性质(如大小､形状和长度)､化学性质(添加剂和聚合物类型)､浓度以及微生物膜都是影响其毒性的关键因素[7]｡然而,MPs和纳米塑料与人类不良生育或妊娠结局之间的确切关系尚需进一步研究｡

图1微塑料在人体各器官沉积

鉴于塑料在全球环境中广泛存在且持续扩散,迫切需要将其可能对人类健康和生殖造成的影响进行系统性研究｡本文综合分析了MPs和纳米塑料在人体､动物模型和细胞实验中的现有研究,并深入阐述了其对女性生殖功能及子代发育的潜在影响及相关机制｡

1、MPs对子宫侵袭及子代性别比的影响

考虑到子宫具有丰富的血管网络,且通过宫颈与阴道相连,这使子宫易受到不同大小MPs的污染,这种污染可能引发潜在的生殖障碍｡有研究发现,用聚苯乙烯微塑料(PS⁃MPs)感染小鼠35d后,PS⁃MPs在小鼠子宫､卵巢和血液中均有蓄积[8]｡He等[9]和Hu等[10]研究也表明MPs能在子宫内沉积,减少子宫微动脉的数量和直径,导致子宫血供减少､子宫内膜受损,以致胚胎着床失败｡为验证MPs是否能够侵入子宫内膜,Qin等[11]对22例诊断为复发性流产(recurrentspontaneousabortion,RSA)并接受过宫腔镜手术患者的子宫内膜进行了取样检验,结果显示,22例子宫内膜样本均显示出塑料污染的迹象,其小鼠实验也表明MPs可通过饮食⁃血液循环模式和阴道⁃子宫腔隙模式穿透子宫｡Wu等[12]发现MPs通过作用于TLR4/NOX2信号传导轴诱导氧化应激以激活Notch和TGF⁃β信号传导通路,导致小鼠子宫纤维化｡

MPs对生物体的渗透程度与其大小密切相关[13]｡Sun等[14]在子宫内膜样本中检验出共13种MPs,其中大部分为小体积MPs(20~100μm)｡此外,鉴定出的MPs呈多种形态,包括束状､颗粒状和不规则/碎片状结构｡这些发现表明,MPs能够以不同的大小和形态侵入人类的子宫内膜,且微米级别的MPs可能通过与大小相关的渗透机制进入｡

MPs会影响小鼠后代的产仔数､性别比(雄性出生比雌性出生)和体重,用聚乙烯微塑料(PE⁃MPs)处理的实验组中每只母鼠的活产数量､幼仔性别比及幼仔体重显著改变[15]｡Wei等[16]发现暴露于PS⁃MPs的小鼠妊娠率降低,产生的胚胎减少,且雌性小鼠似乎比雄性小鼠在生殖和生育方面更容易受到MPs的影响｡Shi等[17]也发现MPs对雌性的毒性可能大于雄性,MPs的暴露总体上略微降低了雌雄比,同时会降低大鼠的繁殖力,增加后代死亡率｡为探究MPs对生育能力的影响,Qin等[11]将正常胚胎植入经MPs处理的雌性小鼠子宫内,发现MPs处理的受体移植胚胎的着床率(14.6%)显著低于对照组(28.6%,P=0.036)｡这些发现表明,长期MPs干预降低了子宫内膜容受性,小鼠子宫内膜微环境被破坏,从而降低了胚胎着床成功率,进而影响了小鼠生育力｡

综上,MPs可通过饮食⁃血液途径､阴道⁃子宫腔隙途径等进入子宫,对子宫内膜造成一定损害,从而影响子宫内膜容受性,降低胚胎着床率,甚至对小鼠的性别比也造成了一定影响,导致性别比例失衡,增加后代死亡率｡

2、MPs对卵巢功能的影响

2.1MPs对卵巢细胞的影响

有研究指出,尽管存在生物屏障和生物膜,但人类仍暴露于较高水平的MPs环境,一旦摄入,纳米塑料可迅速进入血流并在包括性腺在内的各种器官中蓄积[18]｡MPs能够进入卵巢组织并沉积其中产生毒性作用｡Urbisz等[19]通过果蝇模型发现较小的颗粒(0.4~0.6μm､0.04~0.06μm)被转移到卵巢并积聚在卵母细胞中｡Li等[20]对雌性大鼠卵巢组织的苏木精⁃伊红染色切片进行检查,观察到PS⁃MPs处理的大鼠生长卵泡数量减少,卵巢组织细胞凋亡｡进一步的体外实验中,An等[21]使用不同浓度的PS⁃MPs(0､1､5､25μg/mL)处理大鼠卵巢颗粒细胞(GCs),结果表明PS⁃MPs能够进入GCs,导致生长卵泡数量减少｡此外,多项研究表明PS⁃MPs可以通过激活多种信号通路如Wnt/β⁃Catenin信号通路､NLRP3/Caspase⁃1信号通路诱导氧化应激,引发卵巢颗粒细胞凋亡,最终导致卵巢储备能力下降[21⁃22]｡

Liu等[8]和Zhang等[23]的研究发现小鼠MPs暴露卵母细胞的存活率和受精率显著降低,细胞内活性氧(ROS)水平增加,导致氧化应激和线粒体功能障碍｡研究还发现卵母细胞中DNA损伤和基因表达发生改变,PS⁃MPs引发小鼠卵巢炎症,降低卵母细胞的质量｡另一项研究中,用100mg/LPS⁃MPs和200mg/kg的二(2⁃乙基己基)邻苯二甲酸脂(DEHP)暴露35d后,小鼠卵巢颗粒细胞层遭到破坏,导致了卵泡的破碎和闭锁[24]｡体外研究发现,PS⁃MPs与DEHP共同暴露通过诱导氧化应激导致DNA氧化损伤､细胞周期阻滞,并增加了小鼠卵巢颗粒细胞的坏死｡

这些结论共同指出,MPs能够进入卵巢组织并沉积于卵母细胞中,降低卵泡细胞质量,引起卵巢组织细胞凋亡,导致卵巢储备能力下降,并通过多种机制对雌性哺乳动物的生殖健康造成潜在的毒性影响｡

2.2MPs对卵巢及相关内分泌激素水平的影响

卵巢不仅具有产生卵子的生殖功能,还发挥着重要的内分泌功能｡PS⁃MPs能显著改变大鼠肝脏和卵巢组织中过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的水平[25]｡暴露于PS⁃MPs中,雌性大鼠的甘油三酯(TG)､总胆固醇(TC)､低密度脂蛋白(LDL)､雌二醇(E2)､睾酮､促卵泡激素(FSH)和胰岛素水平升高,而雌性大鼠的高密度脂蛋白(HDL)水平明显下降｡亚慢性暴露于PS⁃MPs的雌性大鼠由于激素失衡和氧化应激､白细胞介素⁃6(IL⁃6)和核因子⁃κB(NF⁃κB)的诱导,导致代谢和内分泌功能失调｡有研究发现,PS⁃MPs暴露显著降低了抗苗勒氏管激素(AMH)水平[20]｡另外,有研究表明,PS⁃MPs暴露后小鼠的生殖激素信号发生了明显变化,E2和AMH的循环浓度降低,黄体生成素(LH)､FSH和睾酮的浓度升高[16,26⁃27],提示MPs可能造成卵巢内分泌功能障碍,从而导致内分泌激素水平紊乱｡

3、MPs对妊娠结局的影响

3.1MPs对滋养层细胞的损伤及机制

一般来说,染色体异常､子宫畸形､激素水平异常､感染､心理创伤和免疫系统功能障碍被认为是流产的原因或危险因素[28⁃29]｡滋养层细胞是母胎界面的关键细胞,在胎盘着床和繁殖中发挥着重要作用,人类滋养层细胞的功能障碍可能会导致不良妊娠结局[30⁃31]｡实验表明,PS⁃NPs可以穿过小鼠胎盘并诱导滋养层细胞凋亡[32⁃33]｡Pitt等[34]发现PS⁃NPs可以穿透斑马鱼的绒毛膜,在卵黄囊中积累,并在整个幼雏发育期间进一步迁移到胃肠道､胆囊､肝脏､胰腺､心脏和大脑｡You等[35]研究聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)纳米塑料对小鼠胚胎发育的影响,发现PMMA颗粒可降低囊胚发育和胚胎质量,降低桑葚胚着床率｡

Wan等[36]通过对比不明原因RSA患者与健康女性绒毛组织,发现PS存在于女性绒毛组织中,且不明原因RSA患者的绒毛组织中PS的水平高于健康对照组｡同时通过PS⁃NPs暴露的小鼠体内和细胞体外实验发现,PS⁃NPs暴露通过线粒体途径激活Bcl⁃2/Caspase⁃2/Caspase⁃3信号,增加胎盘组织(包括滋养层细胞)凋亡,最终诱导流产｡补充Bcl⁃2可以有效减少小鼠模型中的胎盘细胞凋亡并降低流产风险｡Hu等[37]使用人滋养层HTR⁃8/Svneo细胞评价PS⁃NPs对胎盘滋养层的影响和可能的作用机制,结果表明,NPs可以进入滋养层细胞胞浆,引起细胞周期停滞,降低细胞的活力和迁移侵袭能力,增加细胞内活性氧和促炎性细胞因子(TNF⁃α和IFN⁃γ)的水平,且效应呈剂量依赖性｡以上研究揭示了女性绒毛组织中MPs的存在,绒毛组织中的MPs含量与流产呈正相关,可以认为是流产的危险因素｡其新的毒理学效应和潜在机制表明MPs暴露是导致女性不明原因流产的新危险因素｡

3.2MPs对胎儿生长发育的影响

孕期是环境暴露的一个敏感时期,任何危险因素对母亲和发育中的胚胎都可能构成风险[38⁃39]｡由于胎儿在子宫内生长发育所需的营养完全依赖于母亲,因此MPs可能对胎儿发育产生潜在的不利影响,尤其是它们能够穿过胎盘屏障｡有研究指出,妊娠期间暴露于纳米塑料(NPs)的母体小鼠(尺寸范围为20~500nm),这些颗粒可通过母体存积于胎儿的胎肝､心脏､脑､肺和肾脏中[40]｡Hu等[10]研究发现,PS⁃MPs暴露后,子宫小动脉的数量和直径降低,外周血､脾脏和胎盘中免疫细胞的组成也发生了显著改变｡Zhang等[41]也指出,孕妇接触PS⁃MPs后可诱导母体高血糖,最终可能阻碍胎盘血管重塑｡胎盘若缺乏足够的血液供应,可能会出现形态和功能异常,导致母体代谢紊乱和营养不足,进而影响胎儿的营养供给｡这些问题最终可能导致胎儿生长迟缓､胎儿发育迟缓以及胎儿胎盘吸收下降等现象[42⁃43]｡Amereh等[44]在2022年一项研究中统计了宫内生长受限(IUGR)妇女胎盘中MPs的数量｡结果表明在所有IUGR胎盘中均发现MPs,平均丰度范围为每个胎盘2~38个颗粒,并且塑料颗粒可能影响IUGR胎儿中的胎盘⁃胎儿相互作用｡另一项研究通过小鼠模型及鸡胚模型发现,较小尺寸的纳米塑料可对胎盘和发育中的胎儿造成更严重的损害[45]｡通过静脉注射暴露于PS⁃NPs后,胎儿和胎盘重量显著降低｡

Huang等[46]发现妊娠和哺乳期间母体暴露于纳米塑料会降低后代小鼠的睾丸重量,破坏生精上皮,并降低小鼠后代的精子计数,导致后代生殖功能受损｡PS⁃NPs还可以在后代多个器官中积累,增加胎儿异常的概率,如内脏暴露或颅面缺陷｡同时,暴露于PS⁃NPs的早期鸡胚在颅和躯干水平上表现出高频率的神经管衰竭以及其他发育异常｡此外,暴露于MPs和NPs的胎儿大脑中动脉搏动指数也显著下降,可能导致神经发育障碍[47]｡Yang等[48]研究发现,妊娠期母鼠给予PS⁃NPs后,子代表现出焦虑样行为,并且在第8周时,其前额叶皮层和杏仁核中的γ⁃氨基丁酸(GABA)减少｡结果表明,PS⁃NPs可能通过诱导胎儿大脑氧化损伤和抑制GABA合成对胎儿产生负面影响｡

综上所述,MPs可进入母体通过母婴传播对胎儿的生长发育造成严重影响,且MPs种类､大小的不同对胎儿产生的毒性也略有不同｡这凸显了制定法规以最大限度地减少怀孕期间和早期接触各种类型的微型和纳米塑料的重要性｡

4、结语与展望

MPs污染是一个紧迫的全球环境问题,其中纳米塑料颗粒的问题尤为紧迫｡塑料制品在自然生态系统中表现出显著的持久性,且不易降解｡塑料制品广泛的使用导致MPs暴露风险明显增加｡MPs可通过消化道､呼吸道和皮肤直接接触等途径进入体内,引起多种毒性作用,造成多器官多系统损伤｡接触塑料添加剂与不孕､流产､肥胖､糖尿病､前列腺癌､乳腺癌､心血管风险增加及神经发育障碍有关[49⁃51],对人类和其他哺乳动物的健康产生显著影响｡随着社会发展,公众越来越关注MPs在人类日常生活中使用的可持续性以及它们造成的污染｡然而,关于MPs的特征及其对人类的毒性,特别是生殖系统的毒性,目前的数据有限且不充分｡

本文对最新研究进行综述,发现人类子宫内膜可被MPs污染,不同大小的MPs可通过饮食⁃血液循环或阴道⁃子宫腔隙模式侵入和运输,长期暴露于MPs会引起子宫炎症,降低生育能力,改变后代的性别比例,增加后代死亡率｡MPs可以侵入卵巢并积聚在卵母细胞中,减少生长卵泡的数量,还引发卵巢组织细胞凋亡､导致代谢和内分泌功能失调等｡同时PS⁃MPs暴露显著降低了AMH水平｡塑料颗粒暴露也成为女性不明原因流产的新危险因素｡以上研究表明了MPs的特点及其对人类生殖的潜在毒性影响｡进一步加强人体MPs暴露､MPs与环境污染物联合毒性的研究,有助于明确MPs摄入及转移的途径和机制,从而可减少MPs的暴露,预防或降低MPs对人类的危害｡人类包括孕妇在内的弱势群体和易感人群应减少一次性塑料的使用,且对有毒塑料和普通塑料进行分类回收,不要随意处置塑料制品｡此外,迫切需要开发新的降解策略高效去除MPs和NPs,主要包括生物降解､高级氧化降解和光催化降解｡最后,还需要积极开发塑料的替代品,以期减少塑料对人体的危害｡

基金资助:湖北省卫生健康委科(项目编号:WJ2023M109);湖北省科技厅(项目编号:2022ACA005);

文章来源:李天静,游婕,周涵,等.微塑料暴露对女性生殖及子代健康的影响[J].中国计划生育和妇产科,2025,17(07):31-34.