微塑料浓度升高使受精率下降30%,精子活力显著降低
全球塑料污染威胁生殖健康
随着全球塑料年产量逼近3.9亿吨且回收率不足10%,塑料降解产生的微塑料(<5mm)和纳米塑料(<1μm)已渗透人体肾脏、肝脏等多器官。相比微塑料,纳米塑料因更小的体积和更大的比表面积,可穿透细胞屏障并吸附有毒物质,动物实验证实其会引发肠道损伤、帕金森样病变及跨代毒性。然而,由于检测技术限制(光谱法受光学衍射极限约束,热解GC/MS法难以区分微纳塑料),纳米塑料对人类生殖健康的影响始终成谜。
卵泡液与精液检出高浓度纳米塑料
浙江大学医学院邵逸夫医院童晓嵋副主任医师、张松英教授、蒋凌英副主任医师合作通过改良热解气相色谱-质谱联用技术(Py-GC/MS),首次在51对接受试管婴儿治疗的夫妇样本中检出(PE)和聚氯乙烯(PVC)纳米塑料。卵泡液中PE平均浓度达1.21 µg/g,PVC为1.85 µg/g;精液中PE浓度更高(3.02 µg/g),PVC为2.67 µg/g。两种纳米塑料在卵泡液检出率为100%,精液中PE检出率100%、PVC达98%(图1)。
浓度差异揭示暴露源特性
数据分析显示:
1.生殖体液分布差异:精液PE浓度是卵泡液的2.5倍(p<0.001),PVC浓度也显著更高(p<0.01)(图1A)。
2.伴侣暴露无关联:同一夫妇的卵泡液与精液纳米塑料浓度仅呈弱相关(Rho=0.124–0.256),表明个体生活习惯比共同居住环境更影响暴露水平。
3.塑料类型主导性:卵泡液中PVC占总纳米塑料的60%,PE占40%;精液中PE与PVC比例相近(图1B)。
图1. 卵泡液与精液中纳米塑料的分布及含量 (A) 51例卵泡液与精液样本中各类纳米塑料浓度。散点代表单样本浓度,组间比较采用双样本t检验(*p<0.001;p<0.01)。 (B) 不同类型纳米塑料占总浓度的比例。 (C) 51例卵泡液与精液样本的纳米塑料检出率。 (FFPE:卵泡液聚乙烯;FFPVC:卵泡液;SPPE:精液聚乙烯;SPPVC:精液聚氯乙烯;SPPP:精液聚丙烯)
生殖功能遭遇双重打击
女性生育力:卵泡液PE/PVC浓度升高虽未显著影响卵巢储备指标(如AMH、FSH),但最高浓度组(T3)雌二醇(E2)水平比最低组(T1)降低27%(p=0.012),提示纳米塑料可能损伤颗粒细胞功能(表4)。更严峻的是,高浓度PE使受精率降低38%(T2组)和32%(T3组),PVC同样导致受精率下降34%和33%(图2B,G)。
男性生育力:精液PVC浓度与精子活力呈显著负相关(p-trend=0.044),PE浓度升高也呈现精子密度下降、DNA碎片率升高的趋势(表5)。动物实验佐证:纳米塑料可诱导睾丸氧化应激与能量代谢障碍,导致不育。
图2. 51个IVF周期指标分析 (A-F) 单卵母细胞利用率:成熟率(A)、正常受精率(B)、可用胚胎率(C)、优质胚胎率(D)、囊胚培养率(E)、囊胚形成率(F)。 (G-I) 常规IVF指标:正常受精率(G)、可用胚胎率(H)、优质胚胎率(I)。 (T2/T3组与T1组比较:*p<0.017;**p<0.003)
临床妊娠未受直接影响
尽管纳米塑料损害受精过程,但研究未发现其与胚胎植入或临床妊娠率存在显著关联(图3)。这可能与严格筛选的受试群体(输卵管因素不孕、其他生育指标正常)及辅助生殖技术干预有关。
图3. 纳米塑料浓度与临床结局的关联 采用广义线性混合模型分析,点代表调整后平均比例,线段为95%置信区间。趋势p值以三分位组中位浓度为连续变量计算。(*p<0.05)
技术突破推动风险管控
本研究通过优化样本预处理(离心去除血细胞/精子、1μm钢网过滤排除外源微塑料)和检测方法(液液萃取联合Py-GC/MS),实现纳克级纳米塑料精准定量。空白对照实验及器械成分分析证实检出塑料源自人体本身。团队呼吁:需建立标准化纳米塑料检测体系,深入研究其生殖毒性机制,并为食品、医疗等行业的塑料管控政策提供科学依据。
来源:高分子科学前沿
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