Distribución tisular in vivo de microesferas de poliestireno o polímeros mixtos y análisis metabolómico después de la exposición oral en ratones

Antecedentes:

El uso mundial de plástico ha aumentado constantemente durante el último siglo y ahora se producen varios tipos diferentes de plástico. Gran parte de estos plásticos terminan en los océanos o en los vertederos, lo que provoca una acumulación sustancial de plásticos en el medio ambiente. Los desechos plásticos se degradan lentamente en microplásticos (MP) que, en última instancia, pueden ser inhalados o ingeridos tanto por animales como por humanos. Un creciente conjunto de pruebas indica que pueden cruzar la barrera intestinal y entrar en la circulación linfática y sistémica, lo que provoca su acumulación en tejidos como los pulmones, el hígado, los riñones y el cerebro. Los impactos de la exposición mixta a MP sobre la función de los tejidos a través del metabolismo siguen en gran medida inexplorados.

Objetivos:

Este estudio tiene como objetivo investigar los impactos de las microesferas poliméricas en el metabolismo tisular en ratones mediante la evaluación de la capacidad de las microesferas para traslocar la barrera intestinal y entrar en la circulación sistémica. Específicamente, queríamos examinar la acumulación de microesferas en diferentes sistemas de órganos, identificar cambios metabólicos dependientes de la concentración y evaluar los efectos de la exposición mixta a microesferas en los resultados de salud.

Métodos:

Para investigar el impacto de las microesferas ingeridas en las vías metabólicas objetivo, se expuso a ratones a poliestireno (µ) microesferas o una mezcla de microesferas poliméricas compuestas de poliestireno (µ), polietileno (µ), y la biodegradabilidad y biocompatible del plástico, poli-(ácido láctico-co-glicólico) (µ). Las exposiciones se realizaron dos veces por semana durante 4 semanas a una concentración de 0, 2 o mediante sonda gástrica oral. Se recolectaron tejidos para examinar el ingreso de microesferas y los cambios en los metabolitos.

Resultados:

En ratones que ingirieron microesferas, detectamos microesferas de poliestireno en tejidos distantes, incluidos el cerebro, el hígado y los riñones. Además, informamos sobre las diferencias metabólicas que ocurrieron en el colon, el hígado y el cerebro, que mostraron respuestas diferenciales que dependían de la concentración y el tipo de exposición a las microesferas.

Discusión:

Este estudio utiliza un modelo de ratón para proporcionar información crítica sobre las posibles implicaciones para la salud del problema generalizado de la contaminación plástica. Estos hallazgos demuestran que el poliestireno consumido por vía oral o las microesferas de polímeros mixtos pueden acumularse en tejidos como el cerebro, el hígado y los riñones. Además, este estudio destaca los cambios metabólicos dependientes de la concentración y específicos del tipo de polímero en el colon, el hígado y el cerebro después de la exposición a microesferas de plástico. Estos resultados subrayan la movilidad dentro y entre los tejidos biológicos de las parlamentarias después de la exposición y enfatizan la importancia de comprender su impacto metabólico. https://doi.org/10.1289/EHP13435

Imagen: Visualización de la translocación sistémica de microesferas de poliestireno. Visualización de microesferas de poliestireno resuspendidas a partir de un sedimento aislado en EtOH al 100 %. La flecha negra indica microesferas de poliestireno. Crédito: Perspectivas de Salud Ambiental (2024). DOI: 10.1289/EHP13435

Comentarios (Medical Xpress)

Está sucediendo todos los días. Desde nuestra agua, nuestros alimentos e incluso el aire que respiramos, pequeñas partículas de plástico están llegando a muchas partes de nuestro cuerpo.

Pero, ¿qué sucede una vez que esas partículas están dentro? ¿Qué le hacen a nuestro sistema digestivo?

En un artículo reciente publicado en la revista Environmental Health Perspectives, investigadores de la Universidad de Nuevo México descubrieron que esas pequeñas partículas (microplásticos) están teniendo un impacto significativo en nuestras vías digestivas, al llegar desde el intestino hasta los tejidos del riñón, el hígado y el cerebro.

Eliseo Castillo, Ph.D., profesor asociado de la División de Gastroenterología y Hepatología del Departamento de Medicina Interna de la Facultad de Medicina de la UNM y experto en inmunología de las mucosas, lidera la investigación de microplásticos en la UNM.

"Durante las últimas décadas se han encontrado microplásticos en el océano, en animales y plantas, en el agua del grifo y en el agua embotellada", explica Castillo. "Parecen estar en todas partes."

Los científicos estiman que las personas ingieren un promedio de 5 gramos de partículas de microplástico cada semana, lo que equivale al peso de una tarjeta de crédito.

Mientras otros investigadores ayudan a identificar y cuantificar los microplásticos ingeridos, Castillo y su equipo se centran en lo que hacen los microplásticos dentro del cuerpo, específicamente en el tracto gastrointestinal (GI) y en el sistema inmunológico intestinal.

Durante un período de cuatro semanas, Castillo, el becario postdoctoral Marcus García, PharmD y otros investigadores de la UNM expusieron ratones a microplásticos en el agua potable. La cantidad era equivalente a la cantidad de microplásticos que se cree que los humanos ingieren cada semana.

El equipo descubrió que los microplásticos habían migrado del intestino a los tejidos del hígado, los riñones e incluso el cerebro. El estudio también mostró que los microplásticos cambiaron las vías metabólicas en los tejidos afectados.

"Pudimos detectar microplásticos en ciertos tejidos después de la exposición", dice Castillo. "Eso nos dice que puede cruzar la barrera intestinal e infiltrarse en otros tejidos".

Análisis de la vía del metaboloma colónico. Crédito: Perspectivas de Salud Ambiental (2024). DOI: 10.1289/EHP13435

Castillo dice que también le preocupa la acumulación de partículas de plástico en el cuerpo humano. "Estos ratones estuvieron expuestos durante cuatro semanas", afirma. "Ahora, piense en cómo se compara eso con los humanos, si estamos expuestos desde el nacimiento hasta la vejez".

Los animales de laboratorio sanos utilizados en este estudio mostraron cambios después de una breve exposición al microplástico, dice Castillo. "Ahora imaginemos que si alguien tiene una afección subyacente y se producen estos cambios, ¿podría la exposición a los microplásticos exacerbar una afección subyacente?"

Anteriormente descubrió que los microplásticos también afectan a los macrófagos, las células inmunitarias que trabajan para proteger el cuerpo de partículas extrañas.

En un artículo publicado en la revista Cell Biology & Toxicology en 2021, Castillo y otros investigadores de la UNM descubrieron que cuando los macrófagos encontraban e ingerían microplásticos, su función se alteraba y liberaban moléculas inflamatorias.

"Está cambiando el metabolismo de las células, lo que puede alterar las respuestas inflamatorias ", dice Castillo. "Durante la inflamación intestinal (estados de enfermedad crónica como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn, ambas formas de enfermedad inflamatoria intestinal), estos macrófagos se vuelven más inflamatorios y son más abundantes en el intestino".

La siguiente fase de la investigación de Castillo, dirigida por la becaria postdoctoral Sumira Phatak, Ph.D., explorará cómo la dieta está involucrada en la absorción de microplásticos.

"La dieta de cada persona es diferente", dice. "Entonces, lo que vamos a hacer es darles a estos animales de laboratorio una dieta alta en colesterol y grasas, o una dieta rica en fibra, y estarán expuestos o no a los microplásticos. El objetivo es intentar comprender si la dieta afecta la absorción de microplásticos en nuestro cuerpo".

Castillo dice que uno de sus Ph.D. El estudiante Aaron Romero también está trabajando para comprender por qué se produce un cambio en la microbiota intestinal. "Múltiples grupos han demostrado que los microplásticos cambian la microbiota, pero no se ha abordado cómo cambian la microbiota".

Castillo espera que su investigación ayude a descubrir los impactos potenciales que los microplásticos están teniendo en la salud humana y que ayude a impulsar cambios en la forma en que la sociedad produce y filtra los plásticos.

"A fin de cuentas, la investigación que intentamos realizar tiene como objetivo descubrir cómo esto afecta la salud intestinal", señala. "La investigación continúa mostrando la importancia de la salud intestinal. Si no se tiene un intestino sano, esto afecta al cerebro, afecta al hígado y a muchos otros tejidos. Así que incluso imaginar que los microplásticos están haciendo algo en el intestino, esa exposición crónica podría provocar efectos sistémicos".