从食品包装到衣物纤维，从日用品到工业材料，塑料已经渗透到现代生活的每一个角落。然而，这些塑料制品在使用和降解过程中会分解成微小的颗粒——微塑料，它们正在以我们意想不到的方式威胁人类健康。
加州大学河滨分校的一项最新研究发现，日常生活中无处不在的微塑料可能会加速动脉粥样硬化的发展，而这一过程最终会导致心脏病和中风。更令人意外的是，这种有害影响似乎只出现在雄性实验小鼠身上，为我们理解微塑料如何影响人类心血管健康提供了全新的线索。
这项由加州大学河滨分校医学院生物医学科学教授Changcheng Zhou领导的研究，于2025年11月18日发表在《环境国际》期刊上。
（来源：Environment International）
Zhou教授在新闻稿中对外表示：“我们的发现符合心血管研究中一个更广泛的模式——雄性和雌性往往会有不同的反应。虽然确切的机制尚不清楚，但性染色体和激素等因素，特别是雌激素的保护作用，可能在其中发挥作用。”
食物中、水里、空气中，微塑料现在几乎无处不在，甚至已经进入人体内部。近年来的人体研究已经在动脉粥样硬化斑块中检测到微塑料，并且发现微塑料水平较高与心血管疾病风险增加相关。但科学家们一直不清楚，微塑料是否以及如何直接导致动脉损伤。
为了深入探究微塑料对心血管系统的影响，Zhou教授团队设计了一项巧妙的实验。他们使用了低密度脂蛋白受体缺陷小鼠，这是一种容易发生动脉粥样硬化的经典实验模型。研究人员给雄性和雌性小鼠喂食低脂、低胆固醇的饮食，类似于精瘦、健康人群的饮食模式。然后，研究人员每天通过口服方式给小鼠摄入微塑料，剂量为每千克体重10毫克，持续九周。这个剂量水平被认为与环境相关，类似于人类通过污染的食物和水可能遇到的暴露量。
实验结果令人震惊。研究人员发现，微塑料显著加重了动脉粥样硬化。在雄性小鼠中，微塑料暴露使主动脉根部的斑块堆积增加了63%；而在头臂动脉斑块更是暴增了624%。相比之下，雌性小鼠在相同的微塑料暴露下，斑块形成并没有显著恶化。
图：微塑料暴露可导致小鼠发生性别特异性动脉粥样硬化（来源：Environment International）
更重要的是，研究发现微塑料并没有使小鼠肥胖或升高胆固醇水平。这些小鼠保持精瘦，血脂水平也没有变化，这意味着动脉损伤的增加并非由体重增加或高胆固醇等传统风险因素造成。这一发现表明，微塑料可能通过某种独特的机制直接伤害血管。
为了揭开这一机制的面纱，研究团队采用了单细胞RNA测序技术。这项尖端技术能够识别每个细胞中哪些基因被表达以及表达到何种程度。分析结果显示，微塑料改变了动脉内壁关键细胞的活性和比例，尤其是内皮细胞——这些细胞排列在血管内壁，负责调节炎症和血流。
Zhou教授解释说：“我们发现内皮细胞受微塑料暴露的影响最大。由于内皮细胞是首先接触循环中微塑料的细胞，它们的功能失调可能会引发炎症和斑块形成。”在团队的实验中，荧光标记的微塑料被发现进入斑块并定位在内皮层内，这一发现与近期人类研究显示微塑料存在于动脉病变中的结果一致。
研究人员还报告了另一项重要发现：微塑料触发了小鼠和人类内皮细胞中的有害基因活性。微塑料暴露被发现会激活小鼠和人类内皮细胞中的促动脉粥样硬化基因，表明两者存在共同的生物学反应。
具体而言，微塑料暴露导致CD36和FABP4基因表达增加，这些基因参与脂质代谢和运输；同时，促炎症基因如IL-1α、IL-6和NLRP3的表达也显著升高；此外，微塑料还增加了IKKβ的表达水平，这是一个在动脉粥样硬化形成中起重要作用的免疫和炎症中心协调因子；更值得注意的是，微塑料暴露还导致这些细胞中活性氧的产生增加，而活性氧是细胞损伤和炎症的重要标志。
Zhou教授强调：“我们的研究提供了迄今为止最有力的证据之一，表明微塑料可能直接导致心血管疾病，而不仅仅是与之相关。这种令人惊讶的伤害雄性而不伤害雌性的性别特异性效应，可能帮助研究人员发现男性和女性之间不同的保护因素或机制。”
图：加州大学河滨分校医学院生物医学科学教授Changcheng Zhou（来源：University of California - Riverside）
“完全避免微塑料几乎是不可能的。不过，最好的策略是通过限制在食品和饮水容器中使用塑料、减少一次性塑料的使用以及避免高度加工食品来减少暴露。目前还没有有效的方法可以从体内清除微塑料，因此减少暴露并通过饮食、运动和管理风险因素来维持整体心血管健康仍然至关重要。”Zhou教授也坦言。
关于为什么会出现这种性别差异，研究团队提出了几种可能的解释。
首先，雌激素在动物和人类中对动脉粥样硬化具有明确的保护作用已经得到广泛证实，因此雌性小鼠体内的雌激素保护作用可能使它们对微塑料诱导的动脉粥样硬化产生抵抗；其次，性染色体可能通过性别特异性的基因调控影响动脉粥样硬化的发展；此外，许多其他遗传和表观遗传因素也可能导致心血管疾病的性别差异。值得注意的是，人类心血管疾病研究中也发现了显著的性别差异，这项小鼠研究的发现可能为理解人类疾病提供重要线索。
这项研究在多个方面具有创新意义。
首先，它是第一个在低密度脂蛋白受体缺陷小鼠中研究微塑料致动脉粥样硬化作用的研究。之前的大多数研究使用的是载脂蛋白E缺陷小鼠和高脂饮食条件，而这些条件会导致小鼠肥胖和糖尿病表型，可能会间接影响动脉粥样硬化的发展。Zhou教授团队选择使用低脂、低胆固醇的饮食，成功避免了这些混杂因素。
其次，这是第一个揭示微塑料暴露性别特异性效应的动物研究。之前的研究大多只使用雄性小鼠，而本研究同时使用了雄性和雌性小鼠，因此能够发现重要的性别差异。
第三，这是第一个通过单细胞RNA测序技术深入解析微塑料影响细胞机制的研究，研究团队鉴定了17种主动脉细胞类型，并揭示了微塑料对内皮细胞亚群的特异性影响。最后，研究使用的微塑料剂量接近环境相关水平，增强了研究结果对人类健康的相关性。
尽管这项研究是在小鼠中进行的，但其发现对理解人类健康风险具有重要意义。动脉粥样硬化性心血管疾病仍然是全球首要死因，尽管诊断和治疗技术不断进步。如果微塑料确实直接促进动脉粥样硬化的发展，那么减少微塑料暴露可能成为预防心血管疾病的一个新策略。此外，这项研究提示男性可能对微塑料诱导的心血管损伤更敏感，这可能部分解释心血管疾病中观察到的性别差异。
Zhou教授及其团队承认，还需要更多研究来理解为什么雄性更易受影响。研究人员计划进行研究以确定类似的效应是否发生在人类身上。Zhou教授表示：“我们想要研究不同类型或大小的微塑料如何影响血管细胞。我们还将深入探讨内皮细胞功能障碍背后的分子机制，并探索微塑料如何以不同方式影响雄性和雌性动脉。随着全球微塑料污染持续上升，理解其对人类健康的影响，包括心脏病，比以往任何时候都更加紧迫。”
研究团队也指出了研究的局限性。首先，他们只使用了单一剂量的微塑料进行暴露研究，这限制了评估剂量依赖性效应的能力；其次，9周的暴露期相对较短，使用低脂饮食的精瘦小鼠没有形成大而复杂的病变，因此无法评估长期微塑料暴露对动脉粥样硬化斑块复杂性和脆弱性的影响。未来的动物研究应考虑使用更多剂量和更长的暴露时间，以进一步探讨微塑料暴露对动脉粥样硬化发展的影响。
这项研究由来自加州大学河滨分校、波士顿儿童医院、哈佛医学院以及新墨西哥大学健康科学中心的研究人员共同完成，并获得了美国国立卫生研究院的部分资助。研究凸显了一个日益紧迫的环境健康问题：由于塑料的耐用性、多功能性和低成本，它已成为现代社会不可或缺的一部分，全球塑料产量在过去一个世纪中迅速增长。人类普遍暴露于小塑料颗粒中，越来越多的证据表明，暴露于这些颗粒可能会影响包括动脉粥样硬化性心血管疾病在内的慢性疾病的发展。
总的来说，这项开创性研究提供了迄今为止最有力的证据之一，表明微塑料可能直接导致心血管疾病。研究还首次揭示了微塑料暴露的性别特异性效应，并在分子和细胞水平上阐明了其致病机制。随着全球微塑料污染持续加剧，理解其对人类健康的影响变得比以往任何时候都更加迫切。这项工作不仅为科学界提供了重要的研究发现，也提醒公众：现代生活方式带来的环境污染可能以我们尚未完全理解的方式影响健康。
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