微塑料作為一種新型污染物在大氣中多以懸浮性細顆粒物的形式存在，可隨著呼吸進入人體，與呼吸道黏膜和肺細胞產生接觸，并影響其生理功能。微塑料因其粒徑小，并具有一定組織親和性，更易于吸附在細胞表面，破壞膜結構，尤其更容易被細胞以多種機制內吞并在胞內累積，從而造成細胞基因表達和調控的異常，引發炎癥反應，甚至引起癌變。
中國科學院沈陽應用生態研究所微生物資源與生態組、污染生態過程組在該領域開展聯合研究，以不同粒徑的聚苯乙烯納米微球模擬納米微塑料顆粒，以人類肺泡Ⅱ型上皮細胞系（A549）作為呼吸道上皮細胞的體外模型，研究微塑料顆粒在肺上皮細胞的內化規律及對細胞產生的毒性作用。
研究發現，小粒徑的納米微塑料更容易內化進入A549細胞中并持續存在，并產生顯著的細胞毒性作用。納米微塑料的細胞毒性呈現顯著的粒徑相關性和一定程度的濃度相關性。納米微塑料顆粒可使A549細胞周期發生明顯的S期阻滯，并誘導細胞凋亡現象，且具有時間依賴性。進一步的蛋白和基因分析結果顯示，納米微塑料可誘導促炎癥細胞因子IL-6、IL-8、NF-κB和TNF-α轉錄水平的顯著上調，并且誘導促凋亡蛋白DR5、caspase 3、caspase 8、caspase 9和Cytochrome C的表達水平的顯著上升，同時增強了活性氧自由基ROS的水平。研究表明，納米級的聚苯乙烯微塑料顆粒可通過多途徑和多靶點對人肺泡上皮細胞產生明顯毒性作用，且暴露時間、粒徑大小和暴露濃度是影響毒性作用的關鍵因素。該研究提示，對于微塑料相關的空氣污染和環境風險及其對人類和陸地哺乳動物的毒理效應問題，應該給予更多關注和研究。
相關成果以Internalization and toxicity: A preliminary study of effects of nanoplasticparticles on human lung epithelial cell 為題發表在Science of Total Environmen 期刊上。研究員徐明愷為第一作者，研究員張倩茹為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目的支持。
圖1. 不同濃度聚苯乙烯納米微球對A549細胞活力的影響
圖2. 通過流式細胞儀觀察到聚苯乙烯納米微球可以誘導A549細胞產生凋亡現象
圖3. 聚苯乙烯納米微球可以改變A549細胞中細胞周期表達和凋亡調控相關蛋白
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