聚苯乙烯纳米塑料与苯并[a]芘协同通过松弛素信号在小鼠中诱导肺纤维化与炎症

为什么微小塑料和烟雾化学物质很重要

日常塑料垃圾会逐步降解成极小颗粒，能够悬浮在空气中并进入肺部。与此同时，燃烧煤、油和烟草会释放黏性的化学物质，如苯并[a]芘，这是烟气中的常见产物。这项小鼠研究提出了一个简单但紧迫的问题：当这两种污染物一起进入肺部，而不是在严重事故中一次性大量暴露，而是以小而持续的剂量——更接近现实生活中的暴露时——会发生什么？

两种污染物比一种更糟

研究人员让小鼠连续16周接触微小的聚苯乙烯塑料颗粒、苯并[a]芘，或两者同时存在，剂量可与人类在污染严重城市多年呼吸到的水平相当。单独暴露时，每种污染物仅引起轻微变化。共同暴露时，则产生明显的肺损伤：肺泡变形并增厚，免疫细胞大量浸润，类似瘢痕的组织开始累积。化学检测显示，肺组织的天然抗氧化防护大幅下降，而与损伤相关的分子上升，这一模式与长期肺组织纤维化有关。

免疫细胞编织有害网状结构

为了解这种损伤如何发展，研究团队聚焦于巨噬细胞——巡逻肺部的关键免疫细胞。在小鼠细胞培养中，塑料与苯并[a]芘的联合暴露促使巨噬细胞释放由DNA和蛋白质组成的黏性网状结构，称为胞外陷阱（extracellular traps）。虽然此类陷阱有助于捕捉病原体，但在此处它们出现过量，尤其是在两种污染物同时存在时。这些网中富含能够分解周围组织的酶，其形成与细胞内部强烈的氧化应激相关联。

由保护反应走向瘢痕形成

科学家随后通过将肺上皮细胞与巨噬细胞共同培养，构建了一个简单的肺泡模型。当加入污染物混合物时，巨噬细胞释放的网状结构包裹并缠绕邻近细胞。这种共培养显示出显著升高的促炎化学介质和标志纤维化起始的蛋白水平——纤维化是柔软有弹性的肺组织被僵硬胶原纤维逐步替代的过程。用酶分解这些DNA网能降低这些有害信号，表明陷阱在推动健康组织走向瘢痕形成中起直接作用。

一个激素通路被颠倒

更深入地，团队使用基因表达图谱和蛋白检测来追踪在受损肺组织中被激活的内部信号通路。他们发现一种称为松弛素的激素系统——通常与在某些器官中减轻瘢痕有关——在慢性污染下表现出非常不同的行为。在这些小鼠中，若干与松弛素相关的受体更为活跃，并汇入细胞内两个主要控制回路：PI3K–AKT和MAPK通路，这些通路与炎症和组织生长密切相关。松弛素系统的另一个分支触发了巨噬细胞内储存位点的钙释放浪潮，进而促进有害DNA网的形成。阻断钙进入能减少网的形成和相关的纤维化标志物，表明这一钙激增是该过程中的关键步骤。

这对肺健康意味着什么

对非专业读者来说，信息既严峻又明确：极小的塑料碎片和与烟雾相关的化学物质可能在低剂量下悄然协同，随着时间损害肺部，即便这些水平旨在反映日常污染。研究表明，巨噬细胞在试图防御肺部时可能过度反应，编织出最终促进瘢痕形成的网状结构，尤其是在被重编程的松弛素激素系统驱动时。尽管这些实验在小鼠身上进行，不能直接预测人类疾病，但它们揭示了一条将常见污染物与持久肺损伤相连的详细事件链，并突显了未来治疗可能旨在抑制的新的分子靶点。

引用: Chen, Y., Zhang, Y., Zhang, Y. et al. Polystyrene nanoplastics and benzo(a)pyrene synergistically induce lung fibrosis and inflammation via relaxin signalling in mice. Commun Biol 9, 643 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09872-9

关键词: 纳米塑料, 苯并[a]芘, 肺纤维化, 巨噬细胞陷阱, 松弛素信号