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内分泌紊乱、心功能不全、高血压、心血管死亡,塑料的危害竟然这么可怕……

作者:国际循环网   日期:2021/2/22 16:44:16

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塑料应该是世界上使用最广泛的材料之一,从我们日常使用的矿泉水瓶到翱翔蓝天的大型喷气式客机,它的用处无处不见。

  塑料应该是世界上使用最广泛的材料之一,从我们日常使用的矿泉水瓶到翱翔蓝天的大型喷气式客机,它的用处无处不见。不知何时,塑料已经成为不可或缺的一种材料。
  塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物,其主要成分是树脂。鉴于其多功能性、耐久性以及极低的生产成本,目前已被广泛用于制造消费品,包括食品、饮料包装、玩具、服装、电子产品、安全设备等各个领域。
  自20世纪50年代以来,全球塑料产量从每年200万公吨迅速增长到3.8亿公吨,全球塑料瓶产量达到惊人的每秒2万个)[1]。不得不说,塑料包装对减轻我国的资源、能源压力起到了不可替代的作用,塑料用品也给我们的生活带来了极大的便利。
  在医疗领域,塑料也被用于各种临床环境中,包括外科手术室的各种外包装,保护罩等;其被用于制造一次性使用的无菌产品,例如储血袋、注射器和医用导管等。在我们的生活环境中,几乎不可避免地都会接触到塑料。
  然而塑料的普遍使用同时也引发了人们对于塑料危害的担忧。一方面,塑料包装材料有一个致命的弱点,即其自然降解时间长。正如有专家曾说道,一次性塑料,生产只需要5秒钟,使用它要5分钟,而分解它至少需要花费500年时间。塑料的普遍使用引发的环境问题,对人类生存环境造成很大压力。
  另一方面,过度暴露于塑料中的有害物质还会对人体健康产生负面影响。迄今为止,这些问题主要针对塑化剂如邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和用于制造聚合物的合成化学品如双酚A(BPA)。
  
  过度暴露于DEHP和BPA对心血管疾病的影响
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  DEHP最早应用于医疗领域始于二战后不久。外科医生Carl Walter将DEHP用作塑化剂,制成塑料血袋。与玻璃相比,塑料血袋便于运输,并能经受蒸汽灭菌,从而减少细菌污染。此外,DEHP容易从塑料材料中浸出,这出乎意料地起到了防腐剂的作用,可以稳定含有DEHP的袋子中的红细胞。但也因此,人们更容易通过这些塑料而大量暴露于DEHP。
  早在20世纪50年代,人们发现BPA单体可用于制造耐用、透明的聚碳酸酯塑料或环氧树脂作为保护涂层(如罐头食品)。但随后的研究表明,不完全聚合或含BPA产品的降解会导致人类接触BPA。因此,人们开始停止在婴儿奶瓶和婴儿食品包装中使用BPA。但尽管如此,BPA和DEHP仍在大量生产,以用于生产各种消费品和医疗产品。
  考虑到DEHP和BPA的普遍存在,生物监测研究报告显示,有75%~90%的普通人群可检测到DEHP和BPA水平。而在医疗环境中,这些化学品的暴露会明显增加。一项研究对做心脏手术的新生儿及其母亲术前和术后尿DEHP代谢物和BPA进行定量分析,比较母亲和婴儿术前和术后样本中的生物标志物浓度[2]。
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  结果显示,接受心脏手术的儿科患者术后尿BPA(42%)和DEHP代谢物(1500%~2100%)水平大幅上升(图1),提示做心脏手术的新生儿在围术期暴露于DEHP和BPA的可能性较大。婴儿BPA和DEHP代谢物的浓度均显著高于母体浓度,这与婴儿接触医疗器械的情况一致。
 
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图1. 母亲和婴儿DEHP代谢物和BPA浓度的几何平均值与美国一般人群所有女性比较
  塑料化学物质浓度可能会在术后数小时到数周内仍持续升高,这取决于治疗的持续时间、化学物质迁移的程度以及患者的年龄或代谢能力。有研究[3]显示,易受伤害的患者(如危重早产儿)可能遭受比安全水平高出4000倍的累积化学暴露。DEHP在新生儿重症监护中的暴露远高于估计的安全限值,可能导致早产常见的早期和慢性并发症。
  研究显示,DEHP和BPA都具有内分泌干扰特性,并且可以改变激素内稳态和信号转导途径,因此,这些环境污染物可能会导致人类健康状况恶化。一项为期10年的纵向研究,探讨了美国成人BPA暴露与全因死亡率和病因特异性死亡率的关系。
 
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  该项研究纳入了3883名参加了2003~2008年美国国家健康和营养检查调查的年龄≥20岁的成年人,分析了他们提供的尿液样本,用于BPA水平测量[4]。结果显示,但与低暴露于BPA相比,高暴露于BPA与心血管死亡率(46%)和全因死亡率(49%)的风险升高相关(表1)。
表1. BPA水平与全因死亡率和病因特异性死亡率的关系

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  一项既往发表在JAMA上的研究[5]指出,常用于食品及饮料的硬质塑料包装和金属罐头内层的BPA成分,与心血管疾病、糖尿病、肝酶异常的发生率增加有关。
  研究人员通过对近1500例成人尿液的BPA数据进行分析发现,尿液中BPA含量较高(前25%)的人群发生心血管疾病和糖尿病的比例比BPA水平较低(后25%)的人群显著增加。类似地,在接触BPA较多的人群中更容易出现γ-GT、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶水平异常。
  既往流行病学研究报告显示,尿DEHP或BPA水平升高与冠状动脉和外周动脉疾病、慢性炎症、心肌梗死、心绞痛、心率变异性抑制和高血压风险增加相关。此外,一项随机、对照试验探讨了食用罐装饮料增加BPA暴露是否会影响血压和心率变异性[6]。

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  结果证实,与饮用玻璃容器的受试者相比,饮用内壁含BPA的易拉罐导致的BPA水平急剧升高和收缩压升高约4.5 mm Hg之间存在直接联系(图2)。
 
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图2.与GG(2瓶玻璃瓶装饮料)消耗量相比,CG(1瓶罐装和1瓶玻璃瓶装饮料)和CC(2瓶罐装饮料)中血压和心率变异性的估计相对差异
 
  DEHP和BPA产生心血管毒性的可能机制
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  DEHP和BPA对心血管系统产生毒性的原因可能是多方面的,目前认为,炎症、氧化应激和激素失衡是潜在的介导因素。一项观察性研究表明,需要静脉输液的早产儿DEHP水平升高。DEHP水平高的患者患特发性高血压的风险增加,这可能与皮质醇失调有关。
  基础研究显示,塑料化学品和心脏功能不全之间存在直接联系。例如暴露于BPA会破坏心肌钙信号,而钙信号是电活动、收缩功能和血管活性的重要调节因子;急性暴露于BPA会抑制电压门控钙通道,并损害啮齿动物心肌细胞和离体啮齿动物心脏组织的细胞内钙动力学。
  相比之下,DEHP被广泛认为是一种心脏抑制剂。急性暴露于DEHP或其主要代谢物可降低大鼠心脏冠状动脉流量和收缩张力,并降低心房组织的收缩功能。此外,DEHP治疗可减慢心率、房室传导和心外膜传导速度。
  尽管上述研究结果是否能完全外推到人类身上目前还不能确定,但随着塑料应用的长期普及性,其对人体健康,尤其是心血管系统的健康应受到更多关注,今后需开展更多研究,以进一步弥合实验、流行病学和临床研究之间的差距,解决塑料对对心血管健康的影响。
 
  参考文献:
  [1] Geyer, R., Jambeck, J. R. & Law, K. L. Sci Adv. 3, e1700782 (2017).
  [2] Gaynor, J. W. et al. Ann. Thorac Surg. 107, 567-572 (2018).
  [3] Mallow, E. B. & Fox, M. A. J. Perinatol. 34, 892-897 (2014).
  [4] Bao, W. et al. JAMA Netw. Open 3, e2011620 (2020).
  [5] Iain A Lang, et al. JAMA,2008,300(11):1303-1310.
  [6] Bae, S. & Hong, Y.?C. Hypertension 65, 313-319 (2015).
 

版面编辑:张冉  责任编辑:刘超颖



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