Überwachung der Reise von Mikroplastik durch den Darm eines lebenden Organismus

Einem UAB-Forschungsteam ist es gelungen, die Bewegung von Mikroplastik auf seiner Reise durch den Darmtrakt eines lebenden Organismus zu verfolgen und zu veranschaulichen, was auf dem Weg passiert. Die Studie, die an Drosophila melanogaster mit von den Forschern selbst entwickelten elektronenmikroskopischen Geräten durchgeführt wurde, ist ein wichtiger Schritt hin zu einer genaueren Analyse der gesundheitlichen Risiken einer Exposition gegenüber diesen Schadstoffen.

Das Verhalten von Mikro- und Nanoplastik (MNPL) im Organismus ist eine Frage, die derzeit beim Menschen nicht beantwortet werden kann, und In-vitro-Modelle sind nicht sinnvoll. Daher ist es notwendig, nach Modellen zu suchen, die es uns ermöglichen, diese Frage zu beantworten. Darüber hinaus gibt es Einschränkungen bei den derzeitigen Methoden zum Nachweis und zur Quantifizierung ihres Vorhandenseins in verschiedenen menschlichen biologischen Proben, was eine genaue Bewertung des Gesundheitsrisikos einer Exposition verhindert.

In diesem Zusammenhang ist es Forschern der Mutagenese Research Group der Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) gelungen, die Verfolgung von MNPLs auf ihrer „Reise“ von der Umwelt in das Innere eines lebenden Organismus zu verfolgen. Sie haben dies getan, indem sie Werkzeuge auf der Grundlage der Elektronenmikroskopie und in Larven der Drosophila melanogasterfly entwickelt haben, einem Modellorganismus, der häufig zur Untersuchung biologischer Phänomene und Prozesse verwendet wird.

Das Forschungsteam hat das Verhalten von MNPLs auf ihrem Weg mit kommerziellem Polystyrol in Nanometergröße untersucht. Der erhaltene „fotografische Bericht“ hat es ihnen ermöglicht, die Wechselwirkung von MNPLs mit den Mikrobiota und Zellen der Membran zu sehen, die das Innere des Darms wiederherstellen, ihre Fähigkeit, die Darmbarriere zu überwinden, und ihre Anwesenheit in der Hämolymphe, die dem Blut entspricht Menschen und in Blutzellen, die unseren Lymphozyten entsprechen.

„Neben der Etablierung eines neuen methodischen Ansatzes bestätigt unsere Studie die großen Vorteile von Drosophila melanogasteras als Modell zur Bestimmung der potenziellen schädlichen Auswirkungen, die mit der Einnahme dieser Schadstoffe verbunden sind“, erklärt Ricard Marcos, Forscher an der Abteilung für Genetik und Mikrobiologie der UAB und Koordinator der Studie.

Effekte auf Nanometerebene

Die Bewertung der biologischen Wirkungen in verschiedenen Lebensstadien der Larven zeigte, dass, obwohl keine signifikante Toxizität beobachtet wurde, die Exposition eine breite molekulare Reaktion hervorrief, die die Expression von Genen veränderte, die an der allgemeinen Reaktion auf Stress, oxidative Schäden und Genotoxizität beteiligt sind, wie z sowie in Genen, die mit der Reaktion auf physische Schäden an der Darmbarriere zusammenhängen.

„Unsere Arbeit fügt Informationen darüber hinzu, was in Bezug auf die Auswirkungen passiert, wenn die Exposition gegenüber Nanokunststoffen erfolgt, die aufgrund ihrer geringen Größe für uns von besonderer Bedeutung sind, da sie in der Lage sind, biologische Barrieren abzubauen und toxikologische Wirkungen hervorzurufen die die Gesundheit von Organismen, einschließlich Menschen, beeinträchtigen können“, sagt Alba Hernández Bonilla, Forscherin an der UAB und Mitautorin der Studie.

Bisher wurden die meisten Wirkungen von MNPLs im Mikro- und sogar Millimeterbereich und in aquatischen Modellen, hauptsächlich marinen, durchgeführt. In-vivo-Studien mit Nanokunststoffen gibt es kaum. In diesem Zusammenhang ist die Relevanz der Studie, die Methoden verwendet hat, die noch nie zuvor für diese Zwecke verwendet wurden, klar, betonen die Forscher.

Die Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaften: Nano und ist Teil des europäischen Projekts PLASTICHEAL, das von der UAB koordiniert wird und darauf abzielt, den Regulierungsbehörden neue Methoden und solide wissenschaftliche Beweise zur Verfügung zu stellen, um die Wissensbasis für eine angemessene Risikobewertung von MNPLs zu schaffen.