Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu wykazali, że polistyrenowe nanoplastiki przenikają do ludzkich komórek układu odpornościowego i już po godzinie ekspozycji mogą zaburzać funkcjonowanie mitochondriów. Badacze odnotowali m.in. spadek oddychania mitochondrialnego i produkcji ATP oraz uruchomienie mechanizmów stresu komórkowego. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Ecotoxicology and Environmental Safety”. Autorzy zastrzegają, że badanie nie dowodzi związku nanoplastików z konkretnymi chorobami, ale pozwala lepiej poznać mechanizmy ich oddziaływania na komórki człowieka.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak nanoplastiki oddziałują na ludzkie komórki układu odpornościowego.
- Jakie zmiany w pracy mitochondriów wykryto już po godzinie ekspozycji.
- Czym są „stress cells” zidentyfikowane przez naukowców.
- Dlaczego wyniki nie pozwalają jeszcze określić ryzyka zdrowotnego związanego z codzienną ekspozycją.
Nanoplastiki przenikają do komórek układu odpornościowego
Nanoplastiki powstają w wyniku rozpadu większych elementów wykonanych z tworzyw sztucznych. Ze względu na bardzo małe rozmiary mogą dostawać się do organizmu człowieka wraz z żywnością, wodą i wdychanym powietrzem, a następnie trafiać do krwiobiegu.
W ostatnich latach obecność cząstek plastiku wykrywano w różnych ludzkich tkankach. Nadal otwarte pozostaje jednak pytanie o konsekwencje zdrowotne długotrwałej, codziennej ekspozycji.
– Wiemy coraz więcej o tym, jak nanoplastiki oddziałują na komórki człowieka, ale wciąż nie potrafimy ocenić rzeczywistego ryzyka wynikającego z codziennej ekspozycji. Aby odpowiedzieć na to pytanie, potrzebne są długoterminowe badania łączące obserwacje laboratoryjne z badaniami populacyjnymi – mówi prof. Marek Jutel z Katedry i Zakładu Immunologii Klinicznej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, współautor publikacji.
Zespół zbadał wpływ polistyrenowych nanoplastików na ludzkie komórki jednojądrzaste krwi obwodowej, czyli PBMC. Do tej grupy należą m.in. limfocyty T, limfocyty B oraz monocyty, uczestniczące w odpowiedzi immunologicznej.
Badacze analizowali kolejne etapy kontaktu nanoplastików z komórkami – od ich wnikania, przez zmiany w budowie i metabolizmie komórek, po aktywność genów na poziomie pojedynczych komórek. Potwierdzili, że cząstki przedostawały się do komórek odpornościowych i pozostawały w ich cytoplazmie.
Zaburzenia pracy mitochondriów już po godzinie
Istotne zmiany zaobserwowano już po godzinie ekspozycji na nanoplastiki. Dotyczyły mitochondriów, które odpowiadają przede wszystkim za wytwarzanie energii w postaci ATP, ale uczestniczą również w regulacji aktywności i przeżycia komórek oraz odpowiedzi immunologicznej.
Naukowcy stwierdzili spadek oddychania mitochondrialnego, ograniczenie produkcji ATP oraz zmniejszenie zdolności komórek do odpowiedzi na zwiększone zapotrzebowanie energetyczne. Zmianom metabolicznym towarzyszyły zmiany morfologiczne – komórki stawały się mniejsze i bardziej zwarte oraz wykazywały cechy silnego stresu komórkowego.
– To pokazuje, że nawet krótkotrwały kontakt z nanoplastikami może wpływać na podstawowe procesy zachodzące w komórkach odpornościowych – wyjaśnia prof. Marek Jutel.
Pojawiła się populacja komórek w stanie silnego stresu
Kolejnych informacji dostarczyła analiza aktywności genów. Naukowcy zidentyfikowali populację komórek występującą wyłącznie po ekspozycji na nanoplastiki. Określili ją jako „stress cells” – komórki znajdujące się w stanie silnego stresu.
W komórkach tych zwiększała się aktywność związana z produkcją białek uczestniczących w ochronie przed uszkodzeniami oraz naprawie nieprawidłowo zbudowanych białek. Równocześnie wyciszane były geny związane z prawidłowym funkcjonowaniem mitochondriów.
Wyniki wskazują więc, że pod wpływem nanoplastików część komórek uruchamia mechanizmy umożliwiające przetrwanie niekorzystnych warunków, kosztem procesów związanych z ich podstawowym funkcjonowaniem.
Nanoplastiki nie zwiększyły aktywacji bazofilów
Autorzy badania ocenili również wpływ nanoplastików na bazofile – komórki uczestniczące m.in. w reakcjach alergicznych. W tym przypadku nie stwierdzili nasilenia ich aktywacji.
Obserwowane oddziaływanie nie było zatem jednakowe dla wszystkich analizowanych elementów układu odpornościowego. Wyniki eksperymentu wskazują przede wszystkim na zmiany dotyczące metabolizmu komórkowego i odpowiedzi na stres.
– Nasze wyniki pokazują, że nanoplastiki mogą przenikać do komórek układu odpornościowego i zaburzać ich metabolizm. Nie oznacza to jeszcze związku z konkretnymi chorobami, ale wskazuje mechanizm biologiczny, który warto dalej badać – zaznacza dr hab. Magdalena Zemelka-Wiącek, prof. UMW z Katedry i Zakładu Immunologii Klinicznej.
Potrzebne są badania długoterminowej ekspozycji na nanoplastiki
Badanie dostarcza szczegółowych danych dotyczących reakcji ludzkich komórek odpornościowych na nanoplastiki, ale nie pozwala jeszcze określić rzeczywistego ryzyka zdrowotnego związanego z codzienną ekspozycją człowieka. Do tego potrzebne są m.in. długoterminowe obserwacje i badania populacyjne.
Autorzy odnoszą swoje wyniki również do koncepcji One Health, która zakłada ścisłe powiązanie zdrowia ludzi, zwierząt i środowiska. Zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi może być dzięki badaniom laboratoryjnym analizowane nie tylko jako problem środowiskowy, ale także pod kątem biologicznych mechanizmów oddziaływania na organizm człowieka.
Główne wnioski
- Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu wykazali, że polistyrenowe nanoplastiki przenikają do ludzkich komórek odpornościowych i pozostają w ich cytoplazmie.
- Już po godzinie ekspozycji zaobserwowano spadek oddychania mitochondrialnego i produkcji ATP oraz zmniejszenie zdolności komórek do odpowiedzi na zwiększone zapotrzebowanie energetyczne.
- Po kontakcie z nanoplastikami pojawiła się populacja komórek określona jako „stress cells”, charakteryzująca się uruchomieniem mechanizmów odpowiedzi na silny stres.
- Badanie nie potwierdza związku nanoplastików z konkretnymi chorobami ani nie pozwala jeszcze określić ryzyka wynikającego z długotrwałej, codziennej ekspozycji.
Źródło:
- https://www.umw.edu.pl/pl/aktualnosci/nanoplastiki-zaklocaja-prace-komorek
