DOI: https://doi.org/10.3389/ftox.2026.1766103
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41717334
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تتناول المراجعة القضية المنتشرة للميكروبلاستيك (MPs)، والتي تُعرف على أنها جزيئات بلاستيكية أصغر من 5 مم، والتي تشكل تهديدات كبيرة لكل من النظم البيئية وصحة الإنسان. تقوم بتجميع المعرفة الحالية حول سمية الميكروبلاستيك من خلال دمج الآليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية في تسلسل شامل “جزيء-بيئة-كائن”، مع التأكيد على التفاعلات التآزرية التي غالبًا ما يتم تجاهلها بين هذه العوامل. بالإضافة إلى ذلك، تقترح المراجعة إطار عمل موحد للجرعات لتعزيز قابلية المقارنة عبر الدراسات، وبالتالي معالجة التحديات في التقييمات عبر الدراسات. كما تربط بين علم السموم البيئية وعلم السموم البشرية من خلال نموذج مفاهيمي يربط بين خصائص الميكروبلاستيك، والعوامل البيئية، والأحداث السمية الرئيسية (KTEs)، بينما تحدد أولويات البحث القابلة للتنفيذ واستراتيجيات تنظيمية.
في الختام، تسلط المراجعة الضوء على الطبيعة المعقدة لسمية الميكروبلاستيك، والتي تشمل الأضرار الفيزيائية، والتسرب الكيميائي، والاضطرابات البيولوجية مثل الإجهاد التأكسدي والسمية الجينية. تدعو إلى التقدم المنهجي، بما في ذلك استخدام الأوميكس، والنمذجة الحاسوبية، وتقنيات التصوير المتقدمة، لتحويل البيانات الآلية إلى استراتيجيات تنظيمية فعالة. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على التوحيد، ودراسات التعرض الطويلة الأمد، ودمج بيانات الصحة البيئية والبشرية. إن اتباع نهج شامل يستفيد من التقنيات المتقدمة ويعزز التعاون عبر القطاعات أمر ضروري لتطوير سياسات قائمة على الأدلة للتخفيف من التأثير العالمي لتلوث الميكروبلاستيك.
مقدمة
تتناول مقدمة الورقة القضية المنتشرة للميكروبلاستيك (MPs)، والتي تُعرف على أنها جزيئات بلاستيكية أصغر من 5 مم وتُعتبر ملوثات بيئية كبيرة. تنشأ هذه الجزيئات من كل من تحلل الحطام البلاستيكي الأكبر (الميكروبلاستيك الثانوي) والإفراج المباشر عن الجزيئات المجهرية المصنعة (الميكروبلاستيك الأولي). تم توثيق وجودها في نظم بيئية متنوعة، مما يشير إلى النقل والتوزيع الواسع. تثير إمكانية التراكم الحيوي والتكبير الحيوي للميكروبلاستيك مخاوف بشأن تأثيرها على سلامة النظام البيئي وصحة الإنسان، حيث يمكن أن تسبب أضرارًا جسدية وتعمل كحاملات للمواد الخطرة، بما في ذلك الإضافات السامة والملوثات البيئية.
تهدف المراجعة إلى معالجة الفجوات الموجودة في الأدبيات من خلال تقديم إطار عمل متماسك يربط بين خصائص الجزيئات، والسياقات البيئية، والنتائج البيولوجية. تقوم بتجميع آليات السمية المختلفة في تسلسل موحد “جزيء-بيئة-كائن”، وتقييم التقدم المنهجي في تقييم السمية، وتقترح إطار عمل موحد للجرعات لتسهيل المقارنات عبر الدراسات. علاوة على ذلك، تسعى إلى سد الفجوة بين علم السموم البيئية وعلم السموم البشرية من خلال تحديد استراتيجيات تنظيمية وأولويات بحث مستقبلية يمكن أن تُعلم السياسات القائمة على الأدلة. بشكل عام، تجمع المراجعة بين التقدمات الأخيرة في فهم سمية الميكروبلاستيك وتقترح اتجاهات للبحث المستقبلي لتعزيز أطر تقييم المخاطر وتطوير استراتيجيات فعالة للتخفيف من تلوث الميكروبلاستيك.
الطرق
ركزت منهجية هذه المراجعة على تقييم الآليات السمية، وطرق التقييم، والعواقب الخطرة للميكروبلاستيك (MPs) والنانوبلاستيك (NPs، <1 μm) من خلال بحث شامل في الأدبيات. تم إجراء البحث في مايو 2025، واستخدمت قواعد بيانات Web of Science (WoS) وScopus، مستهدفةً الأوراق الأصلية والمراجعات التي تمت مراجعتها من قبل الأقران باللغة الإنجليزية دون قيود زمنية لتشمل كل من التقدمات الأساسية والحديثة في هذا المجال. استخدم البحث مصطلحات محددة تتعلق بالميكروبلاستيك وسميتها، بما في ذلك "ميكروبلاستيك"، "نانوبلاستيك"، "آلية السمية"، "تقييم المخاطر"، وغيرها. تم تنظيم الأدبيات المجمعة موضوعيًا في عدة مواضيع فرعية، والتي شملت آليات السمية (التي تشمل التأثيرات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والمجمعة)، والتقدم المنهجي (مثل النقاط النهائية التقليدية، وتقنيات الأوميكس، والنمذجة الحاسوبية، والأنظمة المتقدمة في المختبر)، وتحديد الفجوات المعرفية الحرجة، وصياغة استراتيجيات تنظيمية قابلة للتنفيذ جنبًا إلى جنب مع أولويات البحث المستقبلية. يهدف هذا النهج المنظم إلى توفير فهم شامل لتداعيات الميكروبلاستيك والنانوبلاستيك على الصحة البيئية والبشرية.
المناقشة
تسلط المناقشة حول سمية الميكروبلاستيك (MP) الضوء على الآليات المتعددة الجوانب التي تكمن وراء آثارها الضارة، والتي تنبع من مجموعة من خصائص الجزيئات، والظروف البيئية، والتفاعلات البيولوجية. تؤثر الخصائص الفيزيائية الرئيسية، مثل نوع البوليمر والحجم، بشكل كبير على سمية الميكروبلاستيك، حيث تُظهر الجزيئات النانوية الأصغر (NPs) قدرة أكبر على عبور الحواجز البيولوجية مقارنةً بالميكروبلاستيك الأكبر. يرتبط هذا الانتقال بارتفاع نسبة السطح إلى الحجم، مما يعزز التفاعلات مع الأغشية البيولوجية. تشير الأدلة من أنواع مختلفة إلى أن الميكروبلاستيك يمكن أن تسبب أضرارًا جسدية مباشرة، خاصة في الأنسجة المعوية (GI)، مما يؤدي إلى الالتهاب وتكوين الأورام الحبيبية. كما أن السمية الكيميائية للميكروبلاستيك ملحوظة أيضًا، حيث تنشأ من تسرب الإضافات وامتصاص الملوثات، مع تعديل العوامل البيئية مثل الرقم الهيدروجيني، ودرجة الحرارة، والملوحة لهذه التفاعلات.
تكون الاستجابات البيولوجية للتعرض للميكروبلاستيك محددة بشكل كبير حسب الأنواع، حيث يكون الإجهاد التأكسدي والاضطراب الأيضي من النتائج الشائعة. تعقد التفاعلات بين الميكروبلاستيك والميكروبات المعوية المضيفة السمية، حيث يمكن أن يؤدي تناول الميكروبلاستيك إلى تغيير تكوين الميكروبات المعوية، مما قد يزيد من الآثار السلبية. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تؤدي السمية المجمعة للميكروبلاستيك مع ملوثات أخرى إلى تأثيرات تآزرية تتجاوز مجموع السميات الفردية، مما يعقد تقييمات المخاطر. تواجه المنهجيات الحالية لتقييم سمية الميكروبلاستيك، بما في ذلك الاختبارات التقليدية وتقنيات الأوميكس المتقدمة، قيودًا في الحساسية وإمكانية التكرار. تؤكد الورقة على الحاجة إلى بروتوكولات موحدة وإطار عمل لمقياس الجرعة يعتمد على السياق لتحسين دقة تقييمات السمية والاستراتيجيات التنظيمية، مع السعي في النهاية إلى فهم أكثر شمولاً لتأثير تلوث الميكروبلاستيك على البيئة.
DOI: https://doi.org/10.3389/ftox.2026.1766103
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41717334
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
The review addresses the pervasive issue of microplastics (MPs), defined as plastic particles smaller than 5 mm, which pose significant threats to both ecosystems and human health. It synthesizes existing knowledge on MP toxicity by integrating physical, chemical, and biological mechanisms into a comprehensive “particle-environment-organism” cascade, emphasizing the often-overlooked synergistic interactions among these factors. Additionally, the review proposes a standardized dosing framework to enhance comparability across studies, thus addressing challenges in cross-study evaluations. It also connects ecological and human toxicology through a conceptual model that links MP properties, environmental modifiers, and key toxicological events (KTEs), while outlining actionable research priorities and regulatory strategies.
In conclusion, the review highlights the complex nature of MP toxicity, which includes physical damage, chemical leaching, and biological disruptions such as oxidative stress and genotoxicity. It advocates for methodological advancements, including the use of omics, computational modeling, and advanced imaging techniques, to transform mechanistic data into effective regulatory strategies. Future research should focus on standardization, long-term exposure studies, and the integration of ecological and human health data. A holistic approach that leverages advanced technologies and fosters cross-sector collaboration is essential for developing evidence-based policies to mitigate the global impact of microplastic pollution.
Introduction
The introduction of the paper addresses the pervasive issue of microplastics (MPs), which are defined as plastic particles smaller than 5 mm and are recognized as significant environmental pollutants. These particles arise from both the breakdown of larger plastic debris (secondary MPs) and the direct release of manufactured microscopic particles (primary MPs). Their presence has been documented in diverse ecosystems, indicating extensive transport and distribution. The potential for bioaccumulation and biomagnification of MPs raises concerns regarding their impact on ecosystem integrity and human health, as they can cause physical harm and serve as carriers for hazardous substances, including toxic additives and environmental pollutants.
The review aims to address existing gaps in the literature by providing a cohesive framework that links particle properties, environmental contexts, and biological outcomes. It synthesizes various toxicity mechanisms into a unified “particle-environment-organism” cascade, evaluates methodological advancements in toxicity assessment, and proposes a standardized dosing framework to facilitate cross-study comparisons. Furthermore, it seeks to bridge the gap between ecological and human toxicology by outlining regulatory strategies and future research priorities that can inform evidence-based policy. Overall, the review consolidates recent advances in understanding MP toxicity and suggests directions for future research to enhance risk assessment frameworks and develop effective mitigation strategies for MP pollution.
Methods
The methodology of this review focused on evaluating the toxicological mechanisms, assessment methodologies, and hazardous consequences of microplastics (MPs) and nanoplastics (NPs, <1 μm) through a comprehensive literature search. Conducted in May 2025, the search utilized the Web of Science (WoS) and Scopus databases, targeting peer-reviewed original papers and reviews in English without temporal restrictions to encompass both foundational and recent advancements in the field. The search employed specific terms related to microplastics and their toxicity, including "microplastic," "nanoplastic," "toxicity mechanism," "risk assessment," and others. The gathered literature was thematically organized into several subtopics, which included toxicity mechanisms (encompassing physical, chemical, biological, and combined effects), methodological advances (such as traditional endpoints, omics technologies, in silico modeling, and advanced in vitro systems), identification of critical knowledge gaps, and the formulation of actionable regulatory strategies alongside future research priorities. This structured approach aims to provide a comprehensive understanding of the implications of MPs and NPs on environmental and human health.
Discussion
The discussion on microplastic (MP) toxicity highlights the multifaceted mechanisms underlying their harmful effects, which stem from a combination of particle properties, environmental conditions, and biological interactions. Key physical characteristics, such as polymer type and size, significantly influence the toxicity of MPs, with smaller nanoparticles (NPs) demonstrating a greater ability to cross biological barriers compared to larger MPs. This translocation is linked to their high surface area-to-volume ratio, which enhances interactions with biological membranes. Evidence from various taxa indicates that MPs can cause direct physical damage, particularly in gastrointestinal (GI) tissues, leading to inflammation and granuloma formation. The chemical toxicity of MPs is also notable, arising from the leaching of additives and the adsorption of pollutants, with environmental factors like pH, temperature, and salinity modulating these interactions.
Biological responses to MP exposure are highly species-specific, with oxidative stress and metabolic disruption being common outcomes. The interplay between MPs and host microbiomes further complicates toxicity, as MP ingestion can alter gut microbiota composition, potentially exacerbating adverse effects. Additionally, the combined toxicity of MPs with other pollutants often results in synergistic effects that exceed the sum of individual toxicities, complicating risk assessments. Current methodologies for evaluating MP toxicity, including traditional assays and advanced omics technologies, face limitations in sensitivity and reproducibility. The paper emphasizes the need for standardized protocols and a context-dependent dose metric framework to improve the accuracy of toxicity assessments and regulatory strategies, ultimately aiming for a more comprehensive understanding of MP pollution’s ecological impact.