北京安贞医院张铭教授团队发现：经皮冠状动脉介入治疗导致大量微塑料进入血液

2024年7月4日，Journal of Hazardous Materials（中科院Q1，IF: 12.2）在线发表首都医科大学附属北京医院刘圣博士为第一作者，张铭教授为通讯作者的最新研究，这项研究首次探讨了冠心病介入治疗PCI对血液中微塑料水平的影响，在PCI后，患者血液中的微塑料水平显著增加，增加的微塑料主要是PA、PE、PU和PET，这与在PCI器械上检测到的微塑料类型一致。这证实了PCI会导致大量微塑料直接进入血液，而用于PCI的含塑料材质的器械是微塑料的一个主要来源。以PCI为代表的多种使用塑料器械与血液和组织直接接触的医疗行为，可能是微塑料进入人体的新途径，且无尺寸限制。

微塑料被定义为直径小于5mm的微小塑料颗粒，广泛存在于土壤、水和大气环境中，并潜在地威胁着人类健康。微塑料已在人类粪便、尿液、肺、胎盘、动脉、心脏和血液中检测到，阐明微塑料进入人体的具体途径至关重要。此前主要认为人体主要通过三种方式接触微塑料：皮肤接触、消化道摄入、呼吸道吸入。许多日常用品，如牙膏、洁面乳和清洁剂，都含有微塑料颗粒，这导致MPs与皮肤直接接触，但由于角质层的存在，大多数颗粒无法通过皮肤。摄入的MPs的主要来源是饮用水和食物，小于1.09μm的微塑料颗粒可以穿越肠上皮细胞进入体，而较大的颗粒（最大可达130μm）可以通过胃肠道中的跨细胞运输进入人体。而经呼吸道吸入的MPs可沉积在肺泡中，并借由肺泡与毛细血管之间的气体交换转移到上皮细胞中，并可能最终进入血液。

由于人体屏障效应，大型微塑料不能进入人体，只有少数小颗粒才能通过上述三种方式穿越生物屏障进入人体。然而，以经皮冠状动脉介入（PCI）为代表的医疗行为可能为微塑料进入人体提供了新的途径，且无尺寸限制。在PCI过程中使用的许多器械及其包装含有塑料材料，如导丝、导管、球囊和支架等。由于PCI过程中的摩擦和碰撞，微塑料可能被产生并直接进入血液。这项研究通过检测PCI前后的患者血液中的微塑料含量，首次明确了PCI会导致大量微粒进入血液，并通过分析PCI器械产生的微塑料，确定了PCI中使用的塑料器械是这些微塑料的主要来源。

研究收集了23名患者PCI前后的血样，通过LDIR对血样中的微塑料进行了检测。在23份PCI前的血样中有22份发现了微塑料，而在所有PCI后的血样中都发现了微塑料。与PCI前的血样（4.96±3.40个/10mL血液）相比，PCI后血样（93.57±35.95个/10mL血液）中微塑料的浓度显著升高，增多的微塑料主要是聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（PU）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。对于其中8名患者，还检测了PCI后不同时间点血液中微塑料的浓度。与PCI后0小时相比，PCI后2小时血液中微塑料的浓度有所降低，然后在PCI后2、4、8、24小时保持较稳定水平，但仍远高于PCI前血液中微塑料的浓度。这表明PCI能导致大量微塑料进入血液并在血液中保持较长时间的高浓度，以PCI为代表的多种医疗行为可能是人类暴露于微塑料的新途径。根据PCI后血样中微塑料浓度的升高值和人体血液量（约占体重的7-8%）来推算，一次PCI将携带4万余个微塑料直接进入血液。

研究还对PCI过程中使用的八种器械（造影导丝、造影导管、指引导管、冠状动脉导丝、冠状动脉球囊和冠状动脉支架、一次性输液器和一次性注射器）上进行了连续两次清洗，并检测了两次清洗液中的微塑料。在两次清洗样品中均检测到大量的微塑料颗粒，以PA、PE、PU和PET为主，这与PCI后血液中增加的微塑料的类型一致。值得注意的是一次性针筒和输液器的清洗液中也含有微塑料，尽管与其他器械的清洗液相比数量较少，这表明更常规的医疗程序，如注射和输液，也会导致微塑料进入人体内。PA、PE和PU是许多器械的主要制造材料，在使用过程中产生了大量微塑料。虽然大多数器械表面都有聚四氟乙烯（PTFE）涂层，但在PCI后血样和器械洗涤样中极少检测到PTFE颗粒。这可能与PTFE材料具有低摩擦系数和耐磨性等物理性质有关，这表明医疗器械材料的进一步改进可能能够通过医疗途径减少微塑料暴露。

与第一次器械清洗液相比，第二次器械清洗液中的微塑料数量有所减少。进一步分析显示，如果微塑料的类型是器械材质中含有的塑料类型，其数量在第一次和第二次器械清洗液中无统计学差异；而如果微塑料的类型是器械材质中不含有的（来自其包装），其数量在第二次清洗液中显著减少。这表明在使用前清洗器械不会减少器械释放的微塑料，但会减少器械上携带的自包装的微塑料。因此，研究人员建议可以在使用前用无微塑料的超纯水或盐水清洗器械，以去除一些来自包装的微塑料。许多介入器械（如导丝、支架和球囊）都配有塑料鞘管进行包装，这可以在运输和储存过程中保护设备，但当设备从鞘管中拉出时，强烈的摩擦可能会产生大量的微粒，因此优化包装可以减少微塑料暴露。此外，器械两次清洗过程中都释放了大量的微塑料，这表明在临床上减少器械的使用时间和频率有助于减少微塑料颗粒的释放。

研究还对不同样本中微塑料颗粒的尺寸进行了分析，PCI前血样中微塑料颗粒的直径小于PCI后血样中微塑料颗粒的直径，而器械清洗液中微塑料的直径大于PCI后的血样。PCI前血样中微塑料颗粒的最大直径为50μm，而在PCI后血样中检测到了直径为213μm的微塑料颗粒，器械清洗液中甚至存在直径为336μm的颗粒。先前的研究表明，只有小于130μm的MPs才有机会通过肠道进入体内，而这一结果表明，在PCI过程中较大尺寸的微塑料颗粒也有机会进入体内，这是因为微塑料颗粒在PCI过程中可以直接与血液接触，而不需要穿越皮肤黏膜等机体生物屏障。

研究中进一步分析了其中8名志愿者在PCI后不同时间点血液中微塑料颗粒的大小。无论在PCI后的任何时间点，PCI后血液中微塑料颗粒的直径均大于PCI前血液中微塑料颗粒的直径；与PCI后0小时相比，PCI后2、4、8和24小时血液中MPs的大小有所减小。有趣的是，前文中提到与PCI后0小时相比，PCI后2、4、8和24小时血液中微塑料的浓度也有所降低，这可能意味着直径较大的微塑料在随血液流经全身组织后更可能沉积在各种组织中，而较小的微塑料颗粒则更可能保留在血液中。

研究还用扫描电子显微镜（SEM）对血液样本中的一些微塑料颗粒进行了观察。SEM图像中颗粒的总体形状与在LDIR图像中观察到的形状一致，且血液中的微塑料颗粒具有多种形状，包括球形和棒状。大多数微塑料颗粒的表面形态粗糙且不规则，并伴有不同程度的断裂。

这项研究首次探讨了PCI对血液中微塑料水平的影响。在PCI后，患者血液中的微塑料水平显著增加，增加的微塑料主要是PA、PE、PU和PET，这与在PCI器械上检测到的微塑料类型一致。这证实了PCI会导致大量微塑料直接进入血液，而用于PCI的含塑料材质的器械是微塑料的一个主要来源。以PCI为代表的多种使用塑料器械与血液和组织直接接触的医疗行为，可能是微塑料进入人体的新途径，且无尺寸限制。未来有两个方面的工作值得去推进。一方面，要减少这类医疗行为对人体产生的微塑料暴露，改进医疗器械的材料和包装，制定减少微塑料产生的医疗器械的使用流程，可能是值得努力的方向。另一方面，需要探索这些微塑料（尤其是那些通常不进入人体的较大尺寸的微塑料）进入血液后在人体内的分布情况，以及它们对人类健康的影响。

塑料给我们带来了便利，也带来了极大的环境污染，现在更可能威胁人类健康。众多研究已经证实，微塑料确实广泛存在于人体，目前学界普遍认为沉积在人体中的微塑料，会潜在危害人体健康，可能对免疫、内分泌和神经系统等产生负面影响，我们的近期的另外一项研究中显示：含有动脉粥样硬化斑块的动脉中的微塑料浓度，显著高于不含有斑块的动脉，这提示了微塑料可能与动脉粥样硬化有着潜在的联系，有可能是动脉粥样硬化新的危险因素。但具体作用机制、沉积量对健康的影响程度，以及长期暴露的后果等问题，尚未形成结论。

作为普通人，我们还不必太过担忧，毕竟还没有可靠证据，表明微塑料能直接导致疾病，目前关于微塑料沉积的体内危害，大多还是动物实验结果，临床研究证据也有，但还远远不够。科研工作者们理所当然担负重任，积极开展研究，告诉公众微塑料究竟是否有害、如何有害。因为只有明确危害、形成广泛社会共识后，人类才可能投入更大成本去严格控制微塑料的产生，从根源上解决问题。