Wystarczy godzina kontaktu z nanoplastikami, by doszło do zaburzeń pracy mitochondriów i uruchomienia mechanizmów stresowych w komórkach układu odpornościowego – dowodzą naukowcy z Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu. Wyniki ich badań ukazały się w „Ecotoxicology and Environmental Safety”.
Plastik jest dziś obecny niemal wszędzie. Z czasem rozpada się jednak na coraz mniejsze fragmenty – mikroplastiki, a następnie nanoplastiki, których rozmiary są tysiące razy mniejsze od grubości ludzkiego włosa. Naukowcy wykrywają je już nie tylko w wodzie, żywności i powietrzu, ale również we krwi człowieka. Ze względu na swoje mikroskopijne rozmiary mogą przedostawać się do organizmu wraz z pożywieniem, wodą czy wdychanym powietrzem, a następnie trafiać do krwiobiegu i różnych narządów. Wciąż jednak niewiele wiadomo o tym, jak wpływają na nasze zdrowie.
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 – tłumaczy prof. Marek Jutel z Katedry i Zakładu Immunologii Klinicznej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu.
Jego zespół przeanalizował wpływ polistyrenowych nanoplastików na ludzkie komórki jednojądrzaste krwi obwodowej (PBMC), do których należą m.in. limfocyty T, limfocyty B i monocyty – komórki odgrywające kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej. W badaniu wykorzystano kilka nowoczesnych metod, które pozwoliły prześledzić cały proces oddziaływania nanoplastików – od ich wnikania do komórek, przez zmiany ich budowy i metabolizmu, aż po analizę aktywności tysięcy genów w pojedynczych komórkach. Potwierdzono, że nanoplastiki skutecznie przenikają do wnętrza komórek odpornościowych, gdzie pozostają w cytoplazmie.
Jednym z najważniejszych odkryć było wykazanie, że już po godzinie kontaktu z nanoplastikami dochodzi do zaburzenia funkcjonowania mitochondriów. To właśnie te „elektrownie” odpowiadają za produkcję energii niezbędnej do prawidłowej pracy komórek, ale również regulują ich aktywność, przeżycie oraz przebieg odpowiedzi immunologicznej. Naukowcy zaobserwowali spadek oddychania mitochondrialnego, ograniczenie produkcji ATP oraz zmniejszenie zdolności komórek do reagowania na zwiększone zapotrzebowanie energetyczne. Jednocześnie zmieniała się ich budowa – komórki stawały się mniejsze, bardziej zwarte i wykazywały cechy świadczące o silnym stresie komórkowym.
Już po godzinie ekspozycji zaobserwowaliśmy zaburzenia funkcji mitochondriów oraz aktywację komórkowych mechanizmów stresowych. To pokazuje, że nawet krótkotrwały kontakt z nanoplastikami może wpływać na podstawowe procesy zachodzące w komórkach odpornościowych – wyjaśnia prof. Jutel.
Komórki włączają tryb przetrwania
Analiza aktywności genów przyniosła kolejne interesujące odkrycie. Badacze zidentyfikowali populację komórek, która pojawiała się wyłącznie po ekspozycji na nanoplastiki. Nazwali ją „stress cells”, czyli komórkami znajdującymi się w stanie silnego stresu. Komórki te uruchamiały intensywną produkcję białek odpowiedzialnych za ochronę przed uszkodzeniami i naprawę nieprawidłowo zbudowanych białek. Jednocześnie wyciszeniu ulegały geny odpowiadające za prawidłową pracę mitochondriów. Zdaniem naukowców oznacza to, że część komórek zamiast wykonywać swoje podstawowe funkcje przełącza się na mechanizmy pozwalające przetrwać niekorzystne warunki.
Sprawdzono również, czy nanoplastiki wpływają na bazofile – komórki odpowiedzialne za rozwój reakcji alergicznych. W przeciwieństwie do zmian obserwowanych w mitochondriach nie stwierdzono jednak nasilenia ich aktywacji. Oznacza to, że nanoplastiki nie pobudzają wszystkich elementów układu odpornościowego w taki sam sposób. Ich głównym efektem wydaje się zaburzenie metabolizmu komórkowego oraz uruchomienie mechanizmów 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 – podkreśla dr hab. Magdalena Zemelka-Wiącek z Katedry i Zakładu Immunologii Klinicznej UMW.
Badacze podkreślają, że zanieczyszczenie plastikiem przestaje być wyłącznie problemem ekologicznym. Coraz więcej badań wskazuje, że jego skutki można obserwować również na poziomie komórek człowieka.
Problem zanieczyszczenia plastikiem nie dotyczy już wyłącznie środowiska. Nasze badanie pokazuje, że jego skutki można obserwować również na poziomie komórek człowieka, dlatego potrzebne są badania łączące medycynę, toksykologię i nauki o środowisku – dodaje dr hab. Magdalena Zemelka-Wiącek.
Wyniki badań ukazały się na łamach czasopisma „Ecotoxicology and Environmental Safety”.
Alisa Hasiak, źródło: UMW