DOI: https://doi.org/10.1186/s12989-024-00613-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39633457
تاريخ النشر: 2024-12-04
المؤلف: Zixuan Gou وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تسلط ورقة البحث الضوء على الزيادة المقلقة في إنتاج البلاستيك العالمي، المتوقع أن يرتفع من 390.7 مليون طن في عام 2021 إلى حوالي 590 مليون طن بحلول عام 2050، مع إعادة تدوير 21% فقط من البلاستيك حاليًا. وقد أدى ذلك إلى تراكم كبير في نفايات البلاستيك، والتي، عند تعرضها لعوامل بيئية مثل تآكل الأمواج والأشعة فوق البنفسجية، تتحلل إلى جزيئات دقيقة من البلاستيك (MPs) وجزيئات نانوية من البلاستيك (NPs). تُعرف MPs بأنها جزيئات صلبة صناعية تتراوح من 1 ميكرومتر إلى 5 مليمترات، بينما NPs هي جزيئات دون الميكرومتر. لقد أثار الوجود الواسع لجزيئات البلاستيك الدقيقة والنانوية المحمولة جواً (AMNPs) مخاوف بشأن آثارها الصحية المحتملة، خاصة فيما يتعلق بأمراض الجهاز التنفسي.
تؤكد الخاتمة على الاعتراف المتزايد بـ AMNPs كمساهمين في مشاكل صحة الجهاز التنفسي. يحدث التعرض من خلال وسائل متعددة، بما في ذلك الأقنعة والبيئات المهنية، مما يؤدي إلى ترسبها في الجهاز التنفسي والدورة الدموية النظامية. تتأثر الآثار السلبية على صحة الجهاز التنفسي بالتوازن بين معدلات الترسب والإزالة لهذه الجزيئات. تشير الأبحاث إلى أن AMNPs يمكن أن تسبب السمية من خلال آليات مثل الإجهاد التأكسدي، وإجهاد الشبكة الإندوبلازمية، والالتهاب، والتي ترتبط بحالات مثل الربو، ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، والتليف الرئوي، والأورام. ترتبط سمية AMNPs أيضًا بخصائصها الفيزيائية، بما في ذلك الحجم والشكل والجهد الكهربائي ζ. على الرغم من الدراسات الجارية، لا تزال هناك فجوات معرفية كبيرة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق لفهم أفضل لتداعيات AMNPs على صحة الإنسان.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية البلاستيك كمواد متعددة الاستخدامات مشتقة من البوليمرات، والتي يمكن تخصيصها لمختلف التطبيقات من خلال إضافة إضافات محددة أو خلطها مع مواد أخرى. ومع ذلك، يركز هذا البحث على جزيئات البلاستيك الدقيقة والنانوية المحمولة جواً (AMNPs) وآثارها الصحية المحتملة، خاصة فيما يتعلق بالجهاز التنفسي. يشير المؤلفون إلى أن AMNPs المستنشقة يمكن أن تترسب في الجزء العلوي من الجهاز التنفسي، مما يؤدي إلى امتصاص فموي محتمل. بينما تناولت الدراسات السابقة آثار البلاستيك الدقيق والنانو عند تناوله عن طريق الفم، تهدف هذه المراجعة إلى فحص الآثار السمية لـ AMNPs على صحة الجهاز التنفسي بشكل خاص.
تحدد المقدمة عدة آليات سامة محددة جيدًا مرتبطة بـ AMNPs، بما في ذلك عدم توازن الإجهاد التأكسدي، والالتهاب، وإجهاد الشبكة الإندوبلازمية (ER)، والتي قد تساهم في أمراض الجهاز التنفسي مثل الربو، والتليف الرئوي، ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD)، والأورام. ترتبط سمية AMNPs بخصائصها الفيزيائية، مثل الحجم والشكل والجهد الكهربائي ζ. لمعالجة البحث المحدود حول تأثير AMNPs على الجهاز التنفسي، أجرى المؤلفون بحثًا شاملًا في الأدبيات باستخدام كلمات مفتاحية ذات صلة عبر قواعد بيانات مثل PubMed وWeb of Science. تهدف هذه المراجعة المنهجية إلى تقديم رؤى جديدة يمكن أن توجه الأبحاث المستقبلية وتعلم استراتيجيات الوقاية من الأمراض المتعلقة بتعرض AMNP.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على الطبيعة الواسعة وآثارها البيئية لجزيئات البلاستيك الدقيقة النانوية المحمولة جواً (AMNPs). منذ اكتشافها الأول في عام 2015، تم العثور على AMNPs في بيئات متنوعة، بما في ذلك المناطق الحضرية والنائية، facilitated by their small size and low density, which allow for long-distance transport via wind and other natural forces. تركز الدراسات المخبرية الحالية بشكل أساسي على استخدام جزيئات البلاستيك القياسية، التي لا تعكس بدقة الخصائص الفيزيائية والكيميائية لجزيئات البلاستيك الدقيقة البيئية. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على إنتاج جزيئات البلاستيك الدقيقة التي تحاكي الخصائص الواقعية، خاصةً بالنظر إلى آثار عمليات الشيخوخة البيئية.
كما تحدد هذه الفقرة مصادر مختلفة لـ AMNPs، ولا سيما الأنسجة الاصطناعية، التي تفقد الألياف الدقيقة أثناء الاستخدام والغسيل، وزيادة إنتاج معدات الحماية المعتمدة على البلاستيك خلال جائحة COVID-19. يرتبط إطلاق AMNPs بالعديد من الأنشطة البشرية، بما في ذلك العمليات الصناعية والممارسات الزراعية، وتحمل مكونات ضارة مثل إضافات البلاستيك والمعادن الثقيلة، مما يشكل مخاطر على كل من البيئة وصحة الإنسان. من الجدير بالذكر أن الدراسات تشير إلى أن التعرض طويل الأمد لـ AMNPs يمكن أن يؤثر سلبًا على صحة الجهاز التنفسي، مما يغير المجتمعات الميكروبية في تجويف الأنف وقد يؤدي إلى أمراض الجهاز التنفسي. يتم التأكيد على الحاجة إلى مزيد من البحث حول الآثار الصحية لـ AMNPs، خاصة في السكان البشر، حيث لا تزال المعرفة الحالية محدودة مقارنة بالدراسات التي أجريت على الحيوانات المخبرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12989-024-00613-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39633457
Publication Date: 2024-12-04
Author(s): Zixuan Gou et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
The research paper highlights the alarming increase in global plastic production, projected to rise from 390.7 million tons in 2021 to approximately 590 million tons by 2050, with only 21% of plastic currently being recycled. This has led to a significant accumulation of plastic waste, which, when exposed to environmental factors such as wave erosion and UV radiation, degrades into microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs). MPs are defined as synthetic solid particles ranging from 1 μm to 5 mm, while NPs are sub-micrometer particles. The pervasive presence of airborne micro and nanoplastics (AMNPs) has raised concerns regarding their potential health impacts, particularly in relation to respiratory diseases.
The conclusion emphasizes the growing recognition of AMNPs as contributors to respiratory health issues. Exposure occurs through various means, including masks and occupational environments, leading to deposition in the respiratory tract and systemic circulation. The adverse effects on respiratory health are influenced by the balance between deposition and clearance rates of these particles. Research indicates that AMNPs can induce toxicity through mechanisms such as oxidative stress, endoplasmic reticulum stress, and inflammation, which are linked to conditions like asthma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), pulmonary fibrosis, and tumors. The toxicity of AMNPs is also associated with their physical characteristics, including size, shape, and ζ-potential. Despite ongoing studies, significant knowledge gaps remain, necessitating further investigation to better understand the implications of AMNPs on human health.
Introduction
The introduction highlights the significance of plastics as versatile materials derived from polymers, which can be tailored for various applications through the addition of specific additives or mixing with other substances. However, the focus of this paper is on airborne micro and nanoplastics (AMNPs) and their potential health impacts, particularly concerning the respiratory system. The authors note that inhaled AMNPs can deposit in the upper respiratory tract, leading to possible oral absorption. While previous studies have addressed the effects of micro and nanoplastics ingested orally, this review aims to specifically examine the toxicological effects of AMNPs on respiratory health.
The introduction outlines several well-defined toxic mechanisms associated with AMNPs, including oxidative stress imbalance, inflammation, and endoplasmic reticulum (ER) stress, which may contribute to respiratory diseases such as asthma, pulmonary fibrosis, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), and tumors. The toxicity of AMNPs is linked to their physical properties, such as size, shape, and ζ-potential. To address the limited research on the impact of AMNPs on the respiratory system, the authors conducted a comprehensive literature search using relevant keywords across databases like PubMed and Web of Science. This systematic review aims to provide new insights that could guide future research and inform disease prevention strategies related to AMNP exposure.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the pervasive nature and ecological implications of atmospheric microplastic nanoparticles (AMNPs). Since their first detection in 2015, AMNPs have been found in diverse environments, including urban and remote areas, facilitated by their small size and low density, which allow for long-distance transport via wind and other natural forces. Current laboratory studies predominantly utilize standard plastic particles, which do not accurately reflect the physicochemical properties of environmental microplastics. Future research should focus on generating microplastics that mimic real-world characteristics, particularly considering the effects of environmental aging processes.
The section also identifies various sources of AMNPs, notably synthetic textiles, which shed microfibers during use and washing, and the increased production of plastic-based protective gear during the COVID-19 pandemic. The release of AMNPs is linked to numerous human activities, including industrial processes and agricultural practices, and they carry harmful components such as plastic additives and heavy metals, posing risks to both environmental and human health. Notably, studies indicate that long-term exposure to AMNPs can adversely affect respiratory health, altering microbial communities in the nasal cavity and potentially leading to respiratory diseases. The need for further research on the health impacts of AMNPs, particularly in human populations, is emphasized, as current knowledge remains limited compared to studies conducted on laboratory animals.