在日常生活中，塑膠製品隨處可見，從外賣餐盒到快遞包裝，從購物袋到一次性餐具。但你或許不知道，這些塑膠製品在環境中逐漸分解，會產生微小的塑膠顆粒——微塑膠（MPs）。它們廣泛存在於空氣、水、土壤，甚至我們的食物中，對人類健康構成潛在威脅。
Ecotoxicol Environ Saf上的一項研究Polystyrene microplastics induce nephrotoxicity through DDIT4-mediated autophagy and apoptosis就聚焦於微塑膠對腎臟的影響，揭示了令人擔憂的真相。
微塑膠是直徑小於5毫米的塑膠碎片，化學性質穩定，可透過食物鏈進入生物體內，甚至穿越生物屏障，在人體血液、胎盤和糞便中都能發現其蹤跡。其中，聚苯乙烯微塑膠（PS-MPs）因在包裝材料和一次性產品中廣泛應用，備受關注。
腎臟作為重要的排洩器官，血流量大、過濾功能強，是微塑膠暴露的主要靶器官之一。以往研究雖表明PS-MPs會對腎臟造成損傷，但具體機制尚不明確，且傳統研究模型無法完全模擬人類腎臟的複雜結構和功能。
此次研究中，科研人員利用人類多能幹細胞（hiPSCs）衍生的3D腎臟類器官模型和腎單位祖細胞（NPCs），探究1 μm聚苯乙烯微塑膠（PS-MPs）對腎臟發育和功能的毒性影響，重點研究相關分子通路。研究人員先對PS-MPs的形態和粒徑分佈進行表徵，確認其為均勻球形、表面光滑，平均直徑約1μm，適合後續實驗。接著，將腎臟類器官暴露於不同濃度（1.25 – 10 μg/mL）的PS-MPs中24小時。
結果令人擔憂。Imaris 3D建模顯示，PS-MPs能進入腎臟類器官細胞內。而且，類器官大小隨PS-MPs濃度增加而減小，腎單位特異性標記物受到干擾，近端小管（LTL）和遠端小管（CDH1）訊號減弱，足細胞（PODXL）表達升高。細胞活力檢測發現，2.5 μg/mL PS-MPs處理24小時後，細胞存活率為80%，該濃度因此被選用於後續實驗。
RNA測序結果表明，PS-MPs處理後，共檢測到761個差異表達基因，其中269個上調，492個下調。KEGG通路分析顯示，與人類疾病、細胞過程和環境資訊處理相關的通路顯著富集，尤其是自噬和凋亡通路。GO分析發現，參與氧化應激、DNA損傷、缺氧等應激反應的基因也明顯富集。這意味著PS-MPs可能透過啟用這些通路引發腎毒性。
進一步研究發現，PS-MPs確實誘導了腎臟自噬。TEM分析觀察到PS-MP處理的腎臟類器官中存在自噬溶酶體，基因和蛋白質表達分析也證實，自噬相關基因（LC3、ULK1、ATG3）上調，p62下調，LC3-II/LC3-I比值升高。
研究還證實，DNA損傷誘導轉錄4（DDIT4）在PS-MP誘導的自噬中起關鍵作用。敲低DDIT4後，LC3-II水平降低，p62表達恢復，自噬體形成減少，mTOR活性恢復。這表明DDIT4透過抑制mTOR通路介導PS-MP誘導的自噬。
除自噬外，PS-MPs還誘導了NPCs凋亡。TEM分析顯示，PS-MP處理的細胞出現染色質濃縮等凋亡特徵。RT-qPCR和Western blot分析表明，促凋亡標記物（BAX、CAS3、CAS9）上調，抗凋亡標記物BCL2下調。敲低DDIT4後，cleaved caspase-3和PARP水平顯著降低，證實DDIT4是PS-MPs誘導NPCs凋亡的關鍵調節因子。
這項研究揭示，聚苯乙烯微塑膠（PS-MPs）透過上調DDIT4，抑制mTOR通路，誘導腎單位祖細胞（NPCs）自噬和凋亡，進而損害人類腎臟發育。這一發現為微塑膠誘導的腎毒性分子機制提供了新見解。雖然日常生活中我們難以完全避免接觸微塑膠，但瞭解其危害後，我們可以儘量減少一次性塑膠製品的使用，做好垃圾分類，降低微塑膠汙染風險。未來，希望有更多研究關注微塑膠對人體健康的影響，讓我們能更好地保護自己和家人的健康。
參考文獻：
Wang Y, Zhang A, Liang T, et al. Polystyrene microplastics induce nephrotoxicity through DDIT4-mediated autophagy and apoptosis. Ecotoxicol Environ Saf. Published online March 22, 2025. doi:10.1016/j.ecoenv.2025.118066
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