呼吸之间，纳米塑料竟在悄悄“伤肾”？J Hazard Mater研究发现空气中纳米塑料会积累在肾脏，影响肾脏健康

在我们生活的世界里，塑料可谓无处不在。但随着塑料的大量使用，塑料垃圾的问题也日益严重。这些垃圾在环境中分解，产生了微纳米塑料（MNPs）。如今，MNPs广泛存在于各种环境介质，甚至在我们人体中也能找到它们的踪迹。肾脏作为人体重要的排泄器官，是否会受到MNPs的威胁呢？

近期，一项发表于J Hazard Mater的研究Toxicological effects and mechanisms of renal injury induced by inhalation exposure to airborne nanoplastics就针对这一问题展开了深入探究。

以往研究MNPs对生物体的影响，多采用灌胃的方式模拟消化暴露。然而，胃肠道复杂的理化性质会干扰MNPs的原始特性，导致难以准确评估其真实的毒性作用。在此次研究中，科研团队另辟蹊径，采用自主吸入暴露的方法，让小鼠吸入含有聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）的空气，以此来观察其对肾脏产生的影响。

研究结果显示，PS-NPs对小鼠的影响较为显著。在生理生化指标方面，吸入PS-NPs的小鼠体重出现下降趋势，尤其是在暴露第一周后，体重减轻更为明显。同时，小鼠的肾脏重量和肾脏器官系数也有所降低，这表明肾脏可能已经受到了损伤。从反映肾功能的关键指标来看，血清肌酐（Cr）水平在PS-NPs暴露2周的小鼠中明显升高，而血清尿素氮（BUN）虽变化不显著，但血小板计数却随着暴露时间的延长而增加，这些都暗示着肾脏功能出现了异常。

图 1：纳米塑料处理后小鼠的体重、肾脏重量、肾脏器官系数和血液生化指标

在PS-NPs于肾脏组织的分布上，研究发现其能够在小鼠肾脏中积累，并且积累量与暴露时间呈正相关。也就是说，暴露时间越长，肾脏中积累的PS-NPs就越多。在体外细胞实验中，人近端肾小管上皮细胞（HK-2）对PS-NPs的摄取呈现出浓度和时间依赖性，浓度越高、时间越长，摄取量就越大。

进一步探究PS-NPs对肾脏的毒性作用，研究人员发现，相比对照组，暴露于PS-NPs的小鼠出现了不同程度的肾小管损伤、肾小球壁上皮细胞增殖以及免疫细胞浸润的情况。对肾损伤相关基因的研究发现，肾小管损伤标记分子如肾损伤分子-1（Kim-1）、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（Lcn2）等的mRNA水平显著升高，而肾小球标记分子（如编码nephrin的Nphs1）的表达则下降。此外，PS-NPs暴露还导致肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统（RAAS）的关键分子Agt的mRNA表达上调，这意味着肾脏血流可能受到了影响，进而加重肾脏损伤。

图 2：小鼠肾脏毒性表现及相关基因变化

不仅如此，研究人员还将PS-NPs作用于人类肾脏类器官。结果发现，PS-NPs能够被肾脏类器官内化，且会抑制其生长。当PS-NPs浓度达到400 μg/ml和800 μg/ml时，肾脏类器官出现明显的细胞脱离现象。同时，肾小管损伤标记物KIM-1在PS-NPs处理后的肾脏类器官中的荧光强度显著增加，其mRNA水平也相应升高，这充分表明PS-NPs对肾脏类器官具有明显的毒性作用，对胚胎肾脏发育可能存在潜在危害。

图 3：纳米塑料对人肾脏类器官的影响

从分子机制来看，通过对小鼠肾脏组织的转录组分析，研究人员发现PS-NPs暴露会干扰多条重要的信号通路，包括氧化应激、炎症和凝血等。其中，NR4A1/CASP3和TF/F12信号通路被激活，这不仅会诱导细胞凋亡，还会触发外源性凝血级联反应。此外，PS-NPs暴露还导致线粒体DNA甲基化水平改变，影响线粒体的功能，进一步加剧肾脏损伤。

图 4：PS-NPs对细胞凋亡和凝血信号通路影响的结果

综上所述，这项研究清晰地揭示了吸入空气中的PS-NPs会在小鼠肾脏组织中积累，并通过多种途径对肾脏造成损伤。从影响肾脏的正常结构和功能，到干扰关键信号通路，再到对胚胎肾脏发育产生潜在威胁，PS-NPs的危害不容小觑。尽管该研究是在小鼠模型上进行的，但它为我们了解纳米塑料对人体健康的影响提供了重要线索。

在日常生活中，我们应增强环保意识，减少塑料制品的使用，降低纳米塑料的暴露风险。同时，科研人员也需要进一步深入研究，明确纳米塑料对人体健康的具体危害程度，以便制定出更有效的防护措施和政策，守护我们的肾脏健康。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Chen L, Han B, Yang S, et al. Toxicological effects and mechanisms of renal injury induced by inhalation exposure to airborne nanoplastics. J Hazard Mater. Published online January 30, 2025. doi:10.1016/j.jhazmat.2025.137393