微塑料暴露对胎儿及儿童生长发育影响的研究进展

Research advance on the effects of microplastics exposure on the growth and development of fetus and children

摘要

微塑料（MPs）作为一种新型污染物近年来广泛受到国内外关注，并已成为重要的环境污染问题之一。孕期、婴儿期和儿童期是环境暴露的敏感窗口期，近期研究发现MPs暴露广泛存在于孕期与儿童生长发育的过程中，在胎盘、婴儿粪便、母乳和婴儿配方奶粉等物质中都检测出了MPs存在，MPs在体内的积累会对儿童生长发育产生不可忽视的影响。且儿童自身去除MPs的能力较低，其所受MPs危害的潜在风险更大。本文综述了MPs在孕期与儿童生长发育过程中的影响的最新研究结果，发现多项研究已证实儿童生长发育的各个时期都处于MPs暴露的风险之下，因此MPs作为影响儿童健康的重要因素之一应当被人们所重视，以从MPs污染角度对保护儿童生命健康提供参考。

Abstract

As a new type of pollutant, microplastics (MPs) have received widespread attention both domestically and internationally in recent years, and have become one of the important environmental pollution problems. Pregnancy and early childhood are sensitive windows for environmental exposure. Recent studies have found that MPs exposure is widespread during pregnancy and child growth and development, and MPs have been detected in the placenta, infant feces, breast milk, and infant formulas and so on. Accumulation of MPs in children's bodies can have a significant impact on their growth and development. Since children's ability to remove MPs is low, they face a higher risk of MP exposure. In this article, we review the latest research on the effects of MPs during pregnancy and children's growth and development, and we find that children are at risk of MP exposure throughout their growth and development. Thus, MPs should be considered as one of the key factors affecting children's health. This paper aims to provide a reference for protecting children's health from the perspective of MP pollution.

关键词

微塑料 / 塑料污染 / 胎儿 / 儿童生长发育 / 儿童健康

Key words

Microplastics / Plastic Pollution / Fetus / Child Growth and Development / Child Health

由于工业急速发展，我国已经成为世界塑料的生产大国。据国家统计局统计，2023年全年我国塑料制品行业产量已达到7 488.5万吨，同比增长3.0%，塑料制品已与我们的日常生活密不可分。然而，只有少部分塑料被回收利用，大部分塑料废弃物会通过各种途径直接排放到环境中，最终以微小且肉眼不可见的塑料颗粒形式释放，并在环境中潜在积累，这些因为各种物理、化学和生物活动而被分解的塑料碎片被统称为微塑料（microplastics，MPs）^［1-2］。MPs尺寸微小且性质相对稳定，能够在环境中长期存在，容易被生物体摄入^［3-4］。MPs可长时间在食物链中积累，其表面能够吸附污染物或微生物，最终在人体体内富集并进入全身循环，对各个系统的正常生理功能产生不可忽视的影响^［5-6］。孕期、婴儿期和儿童期是环境暴露的敏感窗口期，值得注意的是，近期研究不但在人类胎盘中发现了MPs积累，并且MPs积累同样广泛存在于儿童生长发育的过程中^［7-8］。因此，MPs对妊娠和后代健康的生物影响已逐渐成为研究者们关心的重要问题。

本文通过采用计算机检索及人工检索中英文数据库（Pubmud、Web of Science、中国知网）文献，不设定语言限制，检索时间为2019年1月后。以微塑料、孕期、胎儿、儿童为检索词，检索方式为主题词配合自由词检索，分别从研究对象、标本数量、检测方法、检测结果等方面逐一综合评定后纳入综述。本文探讨了MPs对妊娠和儿童健康的影响，旨在从防治MPs污染角度为保护儿童的生命健康提供新的参考。

1 MPs污染及对人体的危害

1.1　MPs的定义

自20世纪50年代以来，全球塑料产量呈现爆炸式增长。塑料制品凭借其质量轻、化学性质稳定、耐久性高以及成本低等优势，广泛应用于人们日常生活的各个领域，极大地便利了我们的生活^［9］。迄今为止，我们的生活已很难与塑料制品脱离。塑料具有诸多优点，但其不可生物降解的特性使其已成为人类环境的一大威胁^［10］。生活中使用完的塑料制品只有极少部分会被回收利用，大部分会通过各种方式成为塑料废物并直接排放到环境中，最终以微小且难以察觉的塑料颗粒形式释放并在环境中潜在积累^［11］。作为一种新型污染物，这些尺寸<5 mm的微小塑料颗粒被称为MPs，在自然条件下，MPs甚至可进一步降解为纳米级，其颗粒直径微小的特点正是其与“白色污染”塑料相比对于环境危害程度更深的原因^［12］。

MPs依据化学组成分可分为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA），依据来源可分为初生微塑料与次生微塑料，依据形状可分为纤维状微塑料与颗粒状微塑料（见表1）。MPs能够在环境中长期存在，其在食物链中逐渐积累的同时极易被生物体摄入。塑料本身具有吸附特性，可吸附污染物或微生物并使其富集在表面。MPs由于尺寸更小，具有更高的比表面积，因此其吸附污染物的能力更强，且其会与环境中已存在的持久性有机污染物（如多氯联苯、双酚A等）结合，形成危害性更大的有机污染球体^［13-14］。在食物链的富集作用下，处于顶端的人类会累积大量MPs，这些难以消化的塑料颗粒会对人体产生难以预计的危害^［15］。综上所述，MPs污染与我们的生活息息相关，会对人体的各个系统产生不可忽视的影响，并且由于人类摄入的MPs数量远高于其他生物，因此MPs对人类健康的潜在威胁亟需引起更多关注和重视。

1.2　MPs的摄入方式

MPs主要通过经口摄入、吸入摄入与皮肤接触等途径在人体内累积^［16-17］。经口摄入是人体摄入MPs的最主要途径，据报道^{［18‐20］}人们在日常接触饮用水、食物、塑料容器的过程中都会不可避免的摄入不同数量的MPs，经口摄入的MPs首先会与肠黏膜接触，然后穿过肠道屏障，并可导致消化道机械磨损，引发肠道炎症、肠道菌群失调、代谢障碍和免疫功能紊乱，最终进入全身循环，对人体的各个系统产生影响。吸入摄入同样是人体摄入MPs的重要途径，塑料会因紫外线降解产生大小形状不一的MPs并释放在空气中，而颗粒直径小于5 μm的颗粒可以通过呼吸道吸入并在肺部深处沉积，并且可以快速通过肺部进入体循环，引发肺部和全身炎症反应^［21］。而日常与我们皮肤直接接触的外用化妆品、护肤品及外用药物等物品也会导致人体摄入MPs，由皮肤接触到的MPs会通过大小依赖的方式在皮肤组织和表皮细胞中持续渗透和富集，皮肤长期慢性MPs的暴露会诱导炎症反应、促进氧化应激并导致皮肤细胞毒性^［22］。

1.3　MPs对人体的危害

多项研究显示MPs在体内的积累会对人体多个系统产生影响。（1）心血管系统：MARFELLA等^［23］检测了304名动脉粥样硬化患者的颈动脉斑块，在58.4%的患者斑块中检测到了（21.7±24.5） μg·mg^-1斑块的MPs，并且检测到MPs的颈动脉斑块患者在34个月随访时比未检测到MPs的患者有更高的心肌梗死、卒中或任何原因死亡的复合风险。（2）呼吸系统：AMATO‑LOURENÇO等^［24］通过对20例人肺组织进行检测，在13例组织中观察到直径<5.5 µm的PE和PP的存在，并发现MPs类污染物吸入后对人体健康的危害与吸入后其在呼吸系统中的异质性有关。（3）消化系统：IBRAHIM等^［25］在11例人类结肠切除标本中均检出了MPs，每个标本平均高达331个，提示MPs在人类结肠中无处不在。（4）生殖系统：JIN等^［26］发现MPs暴露可以导致睾丸组织学改变、精子发生异常及干扰小鼠血清激素分泌，并可以通过下调LHR/cAMP/PKA/StAR通路诱导睾酮水平降低，提示MPs的慢性暴露可导致男性生殖系统毒性。（5）神经系统：XIE等^［27］在28例正常或中枢神经系统感染的人类脑脊液标本中都发现了多种类型的MPs存在，表明MPs具备进入人类中枢神经系统的能力，且其中PE和PP的浓度与脑脊液白蛋白指数呈正相关，提示血脑屏障受损后MPs更易穿透中枢神经系统。综上所述，MPs的暴露可以对多个系统造成难以估计的损害，从而对人体健康产生不利后果，然而目前MPs的致病机制尚不明确，仍需进一步研究。

2 MPs在孕期中的影响

2.1　MPs在胎盘中的积累

妊娠是胚胎和胎儿在母体内生长发育的过程，成熟卵子受精是妊娠的开始，胎儿及其附属物自母体排出是妊娠的终止，妊娠是非常复杂而变化极为协调的生理过程并受多种因素影响。值得注意的是，近期研究在妊娠过程和胎盘中也发现了MPs的积累，并且MPs会对后续胎儿的生长发育产生不可忽视的影响^［28-29］。2021年，研究者们首次报道了人类胎盘中检测出了MPs的存在，RAGUSA等^［30］通过拉曼光谱显微镜分析了6个人类胎盘，共发现12个大小为5~10 μm的球形或不规则形MPs，通过对检测出的MPs形态和化学成分进行表征，其中3个被鉴定为染色的聚丙烯热塑性聚合物，而其他9个只能鉴定出颜料，这些颜料都被用于人造涂料、粘合剂、石膏、手指漆、聚合物、化妆品和个人护理产品。ZHU等^［31］采用激光直接红外光谱（LD‐IR）技术对17例胎盘中MPs的存在及其特征进行了评估，并在所有胎盘标本中全部检测出了粒径范围为20.34~307.29 μm的MPs，共鉴定出了11种聚合物类型，主要成分为聚氯乙烯（PVC，43.27%）、聚丙烯（PP，14.55%）和聚丁二酸盐（PBS，10.90%），为人类胎盘中MPs的形状、大小和性质提供了更清晰的认识。

2.2　MPs对胎儿的影响

不容忽视的是，MPs不但会通过多种方式在妊娠期通过母体进入胎盘内积累，而且会对母体、胎儿及妊娠结局产生不良的影响。HU等^［32］将聚苯乙烯微塑料（PS‐MPs）暴露于C57BL/6交配的BALB/c小鼠中，发现在植入期暴露于10 μm PS‐MP颗粒可提高胚胎吸收率，减少子宫动脉数量和直径并导致子宫血供减少，并引起细胞因子分泌向免疫抑制状态转变，表明PS‐MPs有可能通过免疫紊乱对妊娠结局产生不良影响。FOURNIER等^［33］将纳米聚苯乙烯微球暴露于妊娠19 d的Sprague Dawley大鼠气管内，并通过分离胎盘灌注将已知浓度的纳米聚苯乙烯注入子宫动脉，对母胎组织和孕妇及胎儿的排出物进行检测，结果发现母亲暴露后24 h，胎儿和胎盘的重量显著低于对照组，母胎肺、心脏和脾脏中均检测到纳米聚苯乙烯颗粒。在胎盘、胎儿肝、肺、心、肾和脑中也观察到聚苯乙烯纳米颗粒，提示在妊娠晚期，母体肺部的MPs会移位至胎儿组织。AMEREH等^［34］发现胎儿宫内生长受限（intrauterine growth restriction，IUGR）孕妇胎盘中的MPs含量显著高于正常孕妇，并且IUGR孕妇胎盘中的MPs含量与婴儿的出生体质量、身长、头围与Apgar评分均呈负相关，且关联模式显示出非线性或非单调的剂量反应。LIU等^［35］通过调查了健康分娩妇女的使用塑料容器和塑料包装食品消费的情况，并对胎盘、胎粪、婴儿粪便、母乳和婴儿配方奶粉进行MPs分析，令人惊讶地发现，在这些样本中均可检出多达16种MPs，聚酰胺和聚氨酯占所有MPs颗粒的65%以上，研究发现了饮用水、磨砂洁面膏与牙膏可能是孕妇潜在的接触来源，母乳喂养和使用奶瓶以及塑料玩具可能是哺乳期婴儿潜在的MPs接触来源，并且暴露于MPs可能会对胎盘和胎粪微生物群落造成不良影响。

以上数据表明，母体摄入的MPs会在妊娠期于胎盘中积累并转移至胎儿的多个脏器，并会影响妊娠，对胎儿的生长发育及后续的健康状况产生影响。MPs应当成为影响正常妊娠过程的重要因素之一被人们所重视，母体应在妊娠前后避免接触到过多塑料制品导致大量MPs摄入影响胎儿生长发育与健康。

3 MPs暴露在儿童日常生活中广泛存在

MPs暴露的风险已存在于人们生活中的各个方面，儿童在长发育过程中不可避免的会接触到各种各样的塑料制品，而儿童期同样是环境暴露的重要敏感窗口期，有研究^［36］发现MPs在婴儿粪便中普遍存在，颗粒数更是成人的10~20倍。目前越来越多的证据证实儿童已广泛暴露于MPs污染的风险之中，MPs暴露已成为影响儿童健康的重要因素并应被人们所重视。HUSSAIN等^［37］发现当包装婴儿食品的塑料容器在微波炉中加热时会释放出大量MPs，在微波加热的3 min内，一些容器可以从一平方厘米的塑料区域释放多达422万个MPs颗粒和21.1亿个纳米塑料颗粒。并且冷藏和室温储存6个月以上的塑料容器也会释放出数百万到数十亿的MPs颗粒，而PE食品袋会比聚丙烯塑料容器释放更多的MPs颗粒。在饮用微波水的婴儿和饮用聚丙烯容器中的微波乳制品的幼儿中，MPs的最高日摄入量更是分别达到了20.3和22.1 ng·kg^-1。2020年，LI等^［38］的一项研究调查了婴儿对由聚丙烯制成的婴儿奶瓶制备的配方奶粉中微塑料的潜在暴露情况，研究发现聚丙烯奶瓶释放的MPs高达每升1.62×10⁷个，具体原因是聚丙烯奶瓶在灭菌处理以及日常使用中常暴露于高温水中，而高温环境会显著加速微塑料颗粒从奶瓶表面的释放。值得注意的是，不但使用塑料奶瓶会增加儿童MPs暴露的风险，婴幼儿配方奶粉中同样检测出了MPs的存在。KADAC‐CZAPSKA等^［39］通过分离塑料颗粒和光谱技术对30种配方奶粉产品进行了MPs检测，在所有奶粉样本中均检出了MPs的存在，最常见的MPs聚合物为PA、PE、PP和对苯二甲酸乙二酯，结果显示纯婴儿配方奶粉喂养的儿童每日摄入的MPs约为（49±32）个，婴儿日常不可或缺的奶粉也已不再“安全”。KE等^［40］发现学龄前儿童饮食途径和奶瓶的使用可能是儿童出现MPs积累的重要原因，研究者们通过收集69例学龄前儿童的粪便样本进行MPs检测和肠道菌群分析，结果发现85.5%的粪便样本中检测出了多种MPs的存在，奶类的摄入可能是影响学龄前儿童粪便中MPs浓度重要因素，奶瓶的使用可能是MPs污染的特定来源。此外，当孩子们饮食的时间更长时，粪便中的聚氯乙烯浓度也更高，并且MPs在体内的积累会影响人类肠道微生物群中的重要益生菌副拟杆菌属和另枝菌属，进一步引起肠道菌群紊乱、影响儿童肠道健康。

综上所述（见表2），儿童比成人更多地暴露在MPs威胁之中，儿童自出生起在生长发育过程中接触到的奶瓶、奶粉及塑料制品等物品都会释放MPs影响儿童身体健康。并且由于儿童各个系统的发育尚不成熟，抵御MPs影响的能力更差，人们必须重视MPs污染在儿童生长发育中的影响，进一步寻求措施保障儿童生命健康。

4 总结与展望

MPs污染已被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题，成为与全球气候变化、臭氧耗竭等并列的重大全球环境问题，并且由于对人类健康的潜在风险，MPs正成为全球紧密关注的科学问题^［41-42］。孕期、婴儿期和儿童期是环境暴露的敏感窗口期，这些阶段与儿童的生长发育密切相关。多项研究已证实，这些关键时期均面临MPs暴露的风险。MPs已被检测出存在于胎盘、婴儿粪便、母乳以及婴儿配方奶粉等多种与儿童健康直接相关的物质中。由于儿童尚未发育成熟的代谢酶系统，其去除MPs的能力相对较弱，同时他们还拥有高度敏感的靶器官，这使得MPs对儿童的潜在风险更为显著。因此，MPs应当被视为影响儿童健康的重要因素之一，引起人们的高度重视。

为了降低MPs暴露的风险，不仅孕妇在妊娠期间应尽量减少与塑料制品的接触，而且在儿童的生长发育过程中，也应持续关注并减少MPs的暴露，避免儿童接触到较高水平的MPs。值得注意的是，虽然目前多项研究已经在儿童生长发育的过程中发现了MPs的存在，但目前研究者们对MPs的研究还处于起步阶段，MPs进入人体体内累积后的具体致病机制尚不清楚，后续应深入研究MPs引起机体损伤的具体病理机制，为探究防治MPs暴露影响儿童生长发育的措施提供科学支撑。

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基金资助

国家自然科学基金资助项目(82205188)

国家自然科学基金资助项目(82474575)

秦创原中医药产业创新聚集区项目(编号：L2024‐QCY‐ZYYJJQ‐253)