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一片保鲜膜含有9000多种化学物质,这是它可能对细胞造成的改变

添加时间:2024-04-07 作者: 菡萏 来源:环球科学 点击:349 收藏 打印 字体:
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来源:Tatsuo Yamashita - 顔のついたおにぎり, CC BY 2.0,

 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=45927476

新研究显示,5 个国家市售的塑料食品容器或包装,可能含有数千种不同的化学物质,影响细胞中调节内分泌和代谢的多种关键受体。

文章来源 | 科研圈(ID:keyanquan)

撰文 | 菡萏

马丁·瓦格纳(Martin Wagner)是一名来自挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)的生物学家,对塑料很感兴趣。他想知道,我们每天都会使用的这种常见材料,到底含有多少种化学物质。

为了找到答案,瓦格纳和同事们在 5 个国家的超市中收集了 36 种食品塑料容器或包装,对它们的化学成分进行了全面检测。答案是惊人的:一片保鲜膜,可能含有 9000 多种不同的化学物质。

超市里的食品包装

美国、英国、韩国、德国是人均塑料垃圾生产量较高的几个国家,瓦格纳和同事们找到了自己在这些国家的同事和朋友,加上他自己所在的挪威,从超市中购买了 36 种直接或间接与食品或饮料接触的塑料制品,涵盖了 7 种最常见的聚合物类型。其中既有保鲜膜、食品密封袋、水果网兜,也有口香糖盒子、吸管、旅行水囊、咖啡和酸奶杯……

检测结果发现,这些塑料食品容器的化学组成复杂得惊人。在高分辨率质谱的作用下,样品被电离成带电粒子(离子),由于它们的质量/电荷比不同,因此能被分离和检测。检测结果中每出现一个之前没有出现过的峰值信号,就意味着样品中存在一种新的化学特征。在 36 种食品容器和包装中,这种化学特征一共出现了 16 846 个。

36 种塑料食品容器和包装中的化学物质种类。来源:论文

由于研究使用的质谱分析是非靶向的,因此这些塑料食品容器中所有可能存在的化学物质都无所遁形。在一块来自英国的保鲜膜(PVC 材质)中,科学家们一共检测到了 9936 种化学成分;一个来自挪威的旅行水囊(PUR 材质),则含有 9175 种化学成分。来自韩国的香肠包装(LDPE 材质)含有 2317 种化学成分,来自德国的口香糖包装盒(HDPE 材质)含有 164 种化学成分。即使是成分“最简单”的一类食品容器,也被检出了 37 个化学特征峰。

来源:Markus Winkler on Unsplash

这些塑料食品容器中包含的化学物质种类如此庞大,可能是因为塑料聚合物中含有多种化合物的异构体。瓦格纳认为,其中既包括塑化剂、稳定剂等有意添加的化学物质,也包含生产过程中产生的杂质或降解产物。

此前,塑料中被发现的内分泌干扰物,例如常被用作增塑剂的邻苯二甲酸酯和双酚 A 等化学物质已经被证明与生殖、发育和代谢紊乱等不良健康后果有关。在这项研究里,科学家们收获了更加细致的数据:塑料食品容器的提取物,会影响细胞中与人体内分泌和代谢有关的四种关键受体。其中,PVC 制品(吸管和保鲜膜)中的化学物质对雌激素受体 α(ERα)和过氧化物酶体增殖物激活受体 γ (PPARγ)的激活效应最明显,还对雄激素受体(AR)有明显的抑制作用;PUR 制品(旅行水囊)激活孕烷 X 受体(PXR)的能力较强;PS制品(杯子和食品容器)也会强烈影响雌激素受体活性。只有 HDPE、PET 和 PP 样品中的化学物质干扰程度相对较低。

虽然这项研究并没有在实验动物或人类被试中验证长期接触这些塑料食品容器可能造成的具体影响,但仍然提示了可能存在的健康风险。

被扰动的细胞信号开关

塑料之所以被广泛使用,是因为它们具有一系列独特的属性和优势。这种在一个半世纪前出现的材料既轻便耐用,又美观便宜,已经牢牢地嵌在了我们的工业生产链条上。尽管人们已经开始对增塑剂等部分内分泌干扰物的使用进行监管,但塑料制品的复杂成分给人体带来的可能影响仍然存在许多未知。

瓦格纳和同事们对塑料食品容器的研究,也探讨了这个问题。他们将目光投向了细胞信号通路上的关键分子——G 蛋白偶联受体(GPCR)。这类细胞表面受体是将细胞外信号传递至细胞内的重要中转站,是人体各种生理过程不可或缺的分子开关。向视网膜传递光信号的视紫红质、传达食物美味的味觉受体、接受多巴胺和 5 羟色胺的神经递质受体、调节细胞内离子浓度和细胞膜电位的钙离子通道和钾离子通道,都属于 GPCR 家族。

在瓦格纳的研究中,他与同事将 PET 制品(烤箱用密封袋和食品容器)、PVC 制品(吸管和保鲜膜)以及 PE/PP/PS/PUR 混合制品(冷藏袋、酸奶杯、托盘等) 三种真实世界塑料成分,以高通量药物筛选的方法测试了它们对 126 种 GPCR 的作用效果。

来源 Amanda Lim on Unsplash

结果发现,PVC 和 PUR 制品与腺苷受体和褪黑素受体具有强烈的相互作用。这两类受体广泛分布在心血管、神经系统、消化系统等多处器官和组织中,腺苷受体参与能量代谢、睡眠调节和抗炎过程,褪黑素受体与昼夜节律和睡眠调节有关。此外, PET 或 PVC 制品还可能与多巴胺受体、前列腺素受体、血管紧张素受体等 8 类 GPCR 存在相互作用。

这个发现,是科学家们第一次确认了塑料中的化学成分与 GPCR 存在相互作用。由于其重要的生物学地位,GPCR 家族在制药行业已经得到了广泛且深入的研究,但却被毒理学家忽略了。瓦格纳认为,细胞中的信号受体纷繁庞杂,现在是时候深究塑料化学对它们的影响了。

虽然新研究的结果看上去不怎么令人愉快(研究均为离体实验,不能证明塑料食物容器都是危险的),但研究者们仍然保持乐观。他们在文章中指出,这些数据告诉我们,化学成分相对简单的塑料食品包装材料,对细胞中各种受体的生物活性也更低。这说明,制造出低健康风险的塑料制品,并不是一件不可能完成的任务。

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