Wei Cheng et al.研究者們使用了體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來探討低劑量微塑料的影響。體外實(shí)驗(yàn)中，他們制備了經(jīng)過人工消化液處理的聚丙烯（PP）微塑料，并使用人類胚胎干細(xì)胞衍生的肝類器官（LOs）和心類器官（COs）來模擬肝臟和心臟的反應(yīng)。為了研究肝臟和心臟之間的相互作用，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種微流控芯片，包含單獨(dú)的肝單元和心單元，以及連接兩者的聯(lián)合肝心單元。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，研究者們對(duì)6周齡的雄性Balb/c小鼠進(jìn)行了28天的口服攝入研究，通過飲水方式給予PP和老化PP（aPPs）。

(一)本文的創(chuàng)新性：

1.1 研究視角新穎

- 關(guān)注低劑量效應(yīng)：以往研究多集中于高劑量微塑料對(duì)生物體的影響，而本文創(chuàng)新性地聚焦于低劑量、經(jīng)過老化處理的微/納米塑料混合物對(duì)機(jī)體的影響，尤其是其誘導(dǎo)的心臟肥大和還原應(yīng)激現(xiàn)象。這種低劑量效應(yīng)研究更貼近人類實(shí)際暴露情況，為評(píng)估微塑料在真實(shí)環(huán)境中的健康風(fēng)險(xiǎn)提供了更準(zhǔn)確的依據(jù)，該領(lǐng)域研究的空白。

- 提出還原應(yīng)激機(jī)制：提出微塑料暴露可引發(fā)還原應(yīng)激這一新的毒理學(xué)機(jī)制。與傳統(tǒng)的氧化應(yīng)激研究不同，本研究發(fā)現(xiàn)微塑料能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)還原當(dāng)量過多，進(jìn)而引起一系列不良生理反應(yīng)，如心臟肥大等，為理解微塑料的毒性作用開辟了新的思路。

1.2 方法創(chuàng)新

- 構(gòu)建肝心類器官芯片：創(chuàng)新性地開發(fā)并應(yīng)用了肝心類器官芯片這一先進(jìn)的體外模型。該模型能夠同時(shí)模擬肝臟和心臟的生理功能，并研究?jī)烧咧g的相互作用，克服了傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)模型的局限性，更準(zhǔn)確地反映了體內(nèi)的復(fù)雜生理環(huán)境和器官間的通信機(jī)制，為研究微塑料對(duì)多器官的影響提供了新的有力工具。

- 多維度檢測(cè)手段：結(jié)合了多種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、免疫熒光染色等，從細(xì)胞形態(tài)、生理功能、基因表達(dá)、蛋白水平等多個(gè)維度對(duì)微塑料的毒性效應(yīng)進(jìn)行了全面、深入的分析，使研究結(jié)果更加全面、可靠。

1.3 研究?jī)?nèi)容深入

- 深入探討肝心串?dāng)_機(jī)制：不僅觀察到微塑料對(duì)肝臟和心臟的獨(dú)立影響，還深入研究了肝臟和心臟之間的相互作用機(jī)制，特別是肝臟在微塑料暴露下分泌FGF21對(duì)心臟的影響。通過一系列體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，明確了FGF21在微塑料誘導(dǎo)的心臟肥大和還原應(yīng)激中的關(guān)鍵作用，揭示了肝心串?dāng)_在微塑料毒性中的重要地位，為后續(xù)的相關(guān)研究提供了方向。

1.3 環(huán)境模擬與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

- 模擬真實(shí)暴露情況：通過對(duì)塑料顆粒進(jìn)行紫外線老化和人工消化液處理，制備出更貼近人類實(shí)際暴露的微/納米塑料混合物，提高了研究的生態(tài)毒理學(xué)相關(guān)性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，使研究結(jié)果更具有外推性和現(xiàn)實(shí)意義，為制定微塑料污染的防控策略提供了更科學(xué)的依據(jù)。

（二）該期刊錄用這篇文章的原因可能有以下幾點(diǎn)：

2.1 研究主題的熱點(diǎn)與重要性：微塑料污染是當(dāng)前全球關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問題，其對(duì)人類健康的潛在威脅尚未明確，具有重要的研究?jī)r(jià)值和社會(huì)意義。本文圍繞這一熱點(diǎn)問題展開深入研究，有助于推動(dòng)對(duì)微塑料毒理學(xué)機(jī)制的理解，為環(huán)境保護(hù)和公共健康提供科學(xué)支持，符合期刊關(guān)注環(huán)境危害材料及相關(guān)研究的定位。

2.2 創(chuàng)新性與科學(xué)貢獻(xiàn)：如前文所述，原作者在研究視角、方法和內(nèi)容上均具有顯著的創(chuàng)新性，為微塑料毒理學(xué)研究領(lǐng)域帶來了新的發(fā)現(xiàn)和見解。這種創(chuàng)新性有助于推動(dòng)學(xué)科的發(fā)展，為其他研究者提供新的思路和方法，是期刊所看重的重要因素之一。

2.3 方法的先進(jìn)性與可靠性：原作者文中采用的肝心類器官芯片技術(shù)和多種先進(jìn)的檢測(cè)手段，體現(xiàn)了研究方法的前沿性和科學(xué)性。這些方法能夠更準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)環(huán)境和檢測(cè)微塑料的毒性效應(yīng)，使研究結(jié)果更具可信度和說服力，增加了文章的學(xué)術(shù)價(jià)值和錄用機(jī)會(huì)。

2.4 研究結(jié)果的實(shí)際意義：研究結(jié)果不僅揭示了微塑料對(duì)心臟和肝臟的不良影響，還為評(píng)估微塑料在真實(shí)環(huán)境中的健康風(fēng)險(xiǎn)提供了重要數(shù)據(jù)和依據(jù)。這對(duì)于制定相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估策略和污染防控措施具有重要的實(shí)際指導(dǎo)意義，符合期刊致力于發(fā)表具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的環(huán)境科學(xué)研究的宗旨。

（三）公衛(wèi)預(yù)防環(huán)境毒理科研如何致敬和學(xué)習(xí)原文作者？

3.1 成熟儀器設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，不用另外設(shè)計(jì)驗(yàn)證制造

Kirkstall Quasi Vivo (類器官3D串聯(lián)芯片培養(yǎng)儀)能夠模擬人體內(nèi)生理環(huán)境crosstalk，芯片底部有特殊的微流道設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的器官，可以設(shè)置提供相應(yīng)的培養(yǎng)條件，提供精準(zhǔn)的培養(yǎng)和分化環(huán)境。它能同時(shí)培養(yǎng)多種不同的類器官，通過微流控串聯(lián)在一起，進(jìn)行多器官串聯(lián)培養(yǎng)研究。

Kirkstall 的 Quasi Vivo® 類器官串聯(lián)多器官芯片培養(yǎng)系統(tǒng)是一種先進(jìn)的微生理系統(tǒng)，可模擬生物力學(xué)和濃度梯度，用于研究多種生理過程。其用戶包括全球多個(gè)著名大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

3.2 原文作者的局限性及下一步科研前進(jìn)方向：

3.2.1模型和實(shí)驗(yàn)方法的局限性

- 類器官模型的局限性：盡管肝心類器官芯片在模擬人體器官相互作用方面具有優(yōu)勢(shì)，但類器官模型仍然不能全部等同于真實(shí)的人體器官。類器官的結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)簡(jiǎn)單，無法復(fù)制人體內(nèi)復(fù)雜的生理環(huán)境和器官間的相互作用。例如，類器官模型可能缺乏一些重要的細(xì)胞類型和組織結(jié)構(gòu)，如肝臟中的庫普弗細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等，以及心臟中的神經(jīng)支配和血管網(wǎng)絡(luò)等，這可能會(huì)影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和外推性。

- 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的局限性：體內(nèi)實(shí)驗(yàn)使用的是6周齡的雄性Balb/c小鼠，其生理特點(diǎn)和代謝方式與人類存在差異，這可能會(huì)限制研究結(jié)果在人類中的適用性。此外，實(shí)驗(yàn)僅觀察了28天的暴露效應(yīng)，對(duì)于長(zhǎng)期暴露于微塑料對(duì)機(jī)體的慢性影響研究可能不足。

- 檢測(cè)方法的局限性：在評(píng)估心臟損傷和信號(hào)通路方面，主要采用了ELISA和免疫熒光染色等方法，而沒有使用蛋白質(zhì)印跡（Western blot）等更精確的技術(shù)來測(cè)定相關(guān)蛋白的表達(dá)水平。這可能會(huì)影響對(duì)信號(hào)通路調(diào)控機(jī)制的深入理解。

3.2.2 研究范圍和深度的局限性

- 微塑料種類和來源的局限性：研究主要關(guān)注了來源于塑料瓶蓋的聚丙烯（PP）微塑料，而實(shí)際環(huán)境中存在多種類型的微塑料，如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等，不同種類的微塑料可能具有不同的毒理學(xué)特性。因此，本研究的結(jié)果可能無法代表所有微塑料對(duì)人體的影響。

- 暴露途徑和劑量的局限性：雖然研究模擬了微塑料經(jīng)過老化和消化后的形式，但實(shí)際人體暴露于微塑料的途徑和劑量可能是復(fù)雜多樣的。除了通過飲水暴露外，人類還可能通過食物、空氣等途徑攝入微塑料【例如Kirkstall Quasi Vivo (類器官3D串聯(lián)芯片培養(yǎng)儀)配有液體氣溶膠發(fā)生器，干粉氣溶膠發(fā)生器，香煙發(fā)生器，PM2.5發(fā)生器，可以行霧化吸入暴露染毒】，且不同個(gè)體的暴露劑量和頻率也存在差異。本研究的暴露條件可能無涵蓋所有現(xiàn)實(shí)情況。

- 機(jī)制研究的局限性：盡管研究揭示了微塑料誘導(dǎo)心臟肥大和還原應(yīng)激的部分機(jī)制，但對(duì)于具體的分子生物學(xué)機(jī)制仍需進(jìn)一步深入探究。例如，F(xiàn)GF21在微塑料誘導(dǎo)的心臟毒性中的具體信號(hào)通路和作用靶點(diǎn)尚未明確，對(duì)于還原應(yīng)激與氧化應(yīng)激之間的平衡調(diào)節(jié)機(jī)制也需更深入的研究。

3.2.3 數(shù)據(jù)和分析的局限性

- 樣本量較?。?/span>體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中每組僅使用了6只小鼠，樣本量相對(duì)較小，這可能會(huì)影響研究結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)效力和可靠性。小樣本量可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性和誤差較大，難以充分代表整體情況。

- 數(shù)據(jù)分析的局限性：研究主要通過比較不同組間的均值和標(biāo)準(zhǔn)誤來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可能忽略了個(gè)體間的差異和數(shù)據(jù)的分布特征。此外，對(duì)于多組間的比較，未采用更復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)模型來綜合分析數(shù)據(jù)，可能會(huì)影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的全面理解和解釋。

北京基爾比生物科技公司主營(yíng)產(chǎn)品：

Kilby 3D-clinostat 旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)儀，

Kilby 微/超重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機(jī)定位儀，

類器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall 類器官串聯(lián)芯片灌流仿生構(gòu)建系統(tǒng)