Der weltweite Einsatz von Plastik hat im letzten Jahrhundert stetig zugenommen, was zur Produktion verschiedener Kunststoffarten führte. Ein erheblicher Teil dieses Plastiks landet in den Ozeanen oder auf Mülldeponien, was zu einer erheblichen Ansammlung von Plastik in der Umwelt führt. Plastikabfälle zersetzen sich langsam zu Mikroplastik (MP), das sowohl von Tieren als auch von Menschen eingeatmet oder aufgenommen werden kann. Eine zunehmende Zahl von Beweisen legt nahe, dass Mikroplastik die Darmbarriere durchdringen und in das lymphatische und systemische Kreislaufsystem gelangen kann, wo es sich in Geweben wie den Lungen, der Leber, den Nieren und dem Gehirn ansammelt. Die Auswirkungen von gemischter MP-Exposition auf die Gewebefunktion und den Stoffwechsel sind jedoch weitgehend unerforscht.
Diese Studie zielt darauf ab, die Auswirkungen von polymeren Mikrosphären auf den Gewebestoffwechsel bei Mäusen zu untersuchen, indem die Fähigkeit der Mikrosphären bewertet wird, die Darmbarriere zu durchqueren und in den systemischen Kreislauf zu gelangen. Insbesondere soll die Anhäufung von Mikrosphären in verschiedenen Organsystemen untersucht, stoffwechselabhängige Veränderungen identifiziert und die gesundheitlichen Auswirkungen von gemischter Mikrosphärenexposition bewertet werden.
Um den Einfluss auf bestimmte Stoffwechselwege zu untersuchen, wurden Mäuse Polystyrol (µ)-Mikrosphären oder einer Mischung aus polymeren Mikrosphären, bestehend aus Polystyrol (µ), Polyethylen (µ) und dem biologisch abbaubaren und biokompatiblen Kunststoff Poly-(Milchsäure-co-Glykolsäure) (µ), ausgesetzt. Die Exposition erfolgte zweimal pro Woche über vier Wochen in Konzentrationen von 0, 2 oder per orale Verabreichung. Gewebe wurden gesammelt, um das Eindringen der Mikrosphären und Veränderungen in Metaboliten zu untersuchen.
In den Mäusen, die Mikrosphären aufgenommen hatten, wurden Polystyrol-Mikrosphären in entfernten Geweben wie dem Gehirn, der Leber und den Nieren nachgewiesen. Zudem wurden in Dickdarm, Leber und Gehirn stoffwechselbedingte Unterschiede berichtet, die je nach Konzentration und Art der Mikrosphärenexposition unterschiedliche Reaktionen zeigten.
Diese Studie nutzt ein Mausmodell, um entscheidende Einblicke in die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen des weit verbreiteten Problems der Plastikverschmutzung zu geben. Die Ergebnisse zeigen, dass oral aufgenommene Polystyrol- oder gemischte Polymer-Mikrosphären sich in Geweben wie dem Gehirn, der Leber und den Nieren ansammeln können. Darüber hinaus hebt die Studie konzentrationsabhängige und polymerspezifische metabolische Veränderungen im Dickdarm, der Leber und dem Gehirn nach der Exposition gegenüber Plastikmikrosphären hervor. Diese Ergebnisse unterstreichen die Mobilität von MP innerhalb und zwischen biologischen Geweben nach der Exposition und betonen die Bedeutung des Verständnisses ihrer Auswirkungen auf den Stoffwechsel.
Bild: Visualisierung der systemischen Translokation von Polystyrol-Mikrosphären. Visualisierung von Polystyrol-Mikrosphären, die aus einem in 100 % Ethanol isolierten Sediment resuspendiert wurden. Der schwarze Pfeil zeigt auf Polystyrol-Mikrosphären. Quelle: Environmental Health Perspectives (2024)
Kommentare (Medical Xpress)
Mikroplastik dringt jeden Tag durch Wasser, Nahrung und sogar die Luft, die wir atmen, in unseren Körper ein. Aber was passiert, wenn diese Partikel erst einmal im Inneren sind? Wie beeinflussen sie unser Verdauungssystem?
Ein kürzlich in Environmental Health Perspectives veröffentlichter Artikel zeigt, dass Mikroplastik erhebliche Auswirkungen auf Verdauungswege haben kann, indem es vom Darm in Gewebe wie die Nieren, die Leber und das Gehirn wandert.
Dr. Eliseo Castillo, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Gastroenterologie und Hepatologie an der University of New Mexico (UNM) und Experte für mukosale Immunologie, leitet die Mikroplastikforschung an der UNM.
"Im Laufe der letzten Jahrzehnte wurde Mikroplastik im Ozean, in Tieren, Pflanzen, Leitungswasser und Flaschenwasser nachgewiesen", erklärt Castillo. "Es scheint überall zu sein."
Wissenschaftler schätzen, dass Menschen wöchentlich etwa 5 Gramm Mikroplastikpartikel aufnehmen, was dem Gewicht einer Kreditkarte entspricht.
Während andere Forscher daran arbeiten, aufgenommenes Mikroplastik zu identifizieren und zu quantifizieren, konzentrieren sich Castillo und sein Team darauf, was diese Partikel im Körper bewirken, insbesondere im Magen-Darm-Trakt und Immunsystem.
Über vier Wochen setzten Castillo, Postdoc Marcus García, PharmD, und andere UNM-Forscher Mäuse Mikroplastik in ihrem Trinkwasser aus, das der Menge entspricht, die Menschen wöchentlich zu sich nehmen sollen.
Das Team stellte fest, dass Mikroplastik vom Darm in Gewebe der Leber, Nieren und sogar des Gehirns wanderte. Die Studie zeigte auch, dass Mikroplastik Stoffwechselwege in den betroffenen Geweben veränderte.
"Wir haben Mikroplastik in bestimmten Geweben nach der Exposition nachgewiesen", sagt Castillo. "Das zeigt uns, dass es die Darmbarriere durchqueren und andere Gewebe infiltrieren kann."
Castillo ist besorgt über die Anhäufung von Plastikpartikeln im menschlichen Körper. "Diese Mäuse waren nur vier Wochen lang exponiert", sagt er. "Nun denken Sie daran, wie das im Vergleich zu Menschen ist, die von der Geburt bis ins hohe Alter exponiert sind."
Labortiere in dieser Studie zeigten Veränderungen nach einer kurzen Exposition gegenüber Mikroplastik. Castillo fragt: "Stellen Sie sich vor, jemand hat eine Vorerkrankung. Könnte die Exposition gegenüber Mikroplastik diese Erkrankung verschlimmern?"
Castillos frühere Arbeiten zeigten auch, dass Mikroplastik Makrophagen beeinflusst – Immunzellen, die den Körper vor fremden Partikeln schützen. In einer 2021 in Cell Biology & Toxicology veröffentlichten Studie fanden Castillo und seine Kollegen heraus, dass, wenn Makrophagen auf Mikroplastik treffen und es aufnehmen, ihre Funktion verändert wird und sie entzündungsfördernde Moleküle freisetzen.
"Es verändert den Stoffwechsel der Zellen, was die Entzündungsreaktionen stören kann", sagt Castillo. "Bei Darmentzündungen, wie bei chronischen Krankheiten wie Colitis ulcerosa und Morbus Crohn, werden diese Makrophagen entzündlicher und sind im Darm vermehrt vorhanden."
Die nächste Phase von Castillos Forschung, geleitet von der Postdoktorandin Dr. Sumira Phatak, wird untersuchen, wie die Ernährung die Aufnahme von Mikroplastik beeinflusst.
"Jeder hat eine andere Ernährung", sagt Castillo. "Deshalb werden wir diesen Labortieren entweder eine cholesterinreiche, fettreiche Ernährung oder eine ballaststoffreiche Ernährung geben, mit oder ohne Mikroplastik-Exposition. Das Ziel ist es, zu verstehen, ob die Ernährung die Aufnahme von Mikroplastik im Körper beeinflusst."
Castillo hofft, dass seine Forschung die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen von Mikroplastik aufdecken und dazu beitragen wird, Veränderungen in der Art und Weise, wie die Gesellschaft Plastik produziert und filtert, voranzutreiben.
"Unser Ziel ist es letztendlich zu verstehen, wie dies die Darmgesundheit beeinflusst", sagt er. “Die Darmgesundheit ist entscheidend, weil sie das Gehirn, die Leber und viele andere Gewebe beeinflusst. Wenn Mikroplastik etwas im Darm bewirkt, könnte eine chronische Exposition zu systemischen Auswirkungen führen.”
