Wpływ mikroplastiku na zaburzenia neurologiczne

sztucznych doprowadziła również do poważnego problemu zanieczyszczeń, ponieważ aż blisko 70% plastiku wytwarzanego na świecie trafia na wysypiska śmieci lub jest niewłaściwie składowane w środowisku ² . Tworzywa sztuczne wystawione na czynniki środowiskowe, zwłaszcza promieniowanie ultrafioletowe (UV, czyli światło słoneczne), przyczyniają się do wytrącania mikroplastiku ¹ .

Mikroplastik występuje w postaci cząstek tworzyw sztucznych o średnicy <5 mm, także wytwarzanych docelowo do zastosowania w farbach, detergentach i produktach higieny osobistej, takich jak pasta do zębów, filtry przeciwsłoneczne i kosmetyki ³ . Niesie niekorzystne skutki dla zdrowia, przyczyniając się m.in. do zaburzeń neurologicznych typu choroba Alzheimera (AD – Alzheimer’s disease) i Parkinsona (PD – Parkinson’s disease), a także zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASD – autism spectrum disorder). Obserwuje się ponadto zwiększone ryzyko wystąpienia objawów psychicznych, w tym depresji, lęku i innych nieprawidłowości poznawczych ⁴ . Jest to szczególnie ważne ze względu na to, że zaburzenia neurologiczne oraz psychiatryczne stanowią znaczne i wciąż rosnące obciążenie zdrowotne. Zgodnie z danymi statystycznymi z 2021 r. dotykają one w skali globalnej aż 3,4 mld osób, co czyni z nich główną przyczynę utraty zdrowia na świecie (>40% globalnej populacji) ⁵ .

Z uwagi na pilną potrzebę uporania się z tym krytycznym problemem zdrowia publicznego, a także rosnącym kłopotem środowiskowym dalsze wysiłki badawcze są skoncentrowane na lepszym zrozumieniu zależności wpływu MP na częstość występowania zaburzeń zarówno neurologicznych, jak i psychicznych.

Drogi, którymi mikroplastik dostaje się do organizmu

Mikrocząstki plastiku mogą przedostać się do organizmu ludzkiego różnymi drogami, w tym przez połknięcie, wdychanie, a nawet są wchłaniane przez skórę z plastikowych produktów, tekstyliów lub kurzu ¹ .

Dieta i bezpośrednie spożycie

Uważa się, że główną drogą, którą MP dostaje się do ludzkiego organizmu, jest bezpośrednie spożycie – szacunkowe ilości wahają się w granicach 39 tys.-52 tys./os./r. ⁶ Mikroplastik bywa obecny w niektórych produktach spożywczych, w tym w małżach, rybach, soli kuchennej, cukrze i butelkowanej wodzie, więc spożycie wraz z nimi MP jest wysoce prawdopodobne. Wprowadzone do układu pokarmowego mikrocząsteczki plastiku mogą być adsorbowane przez komórki pokrywające tkankę jelitową, zwane komórkami Peyera, w zależności również od przylegania do śluzu żołądkowo-jelitowego. Nierozpuszczalny MP, taki jak cząstki polistyrenu (PS), może natomiast przenikać przez śluz jelitowy i akumulować się w przewodzie pokarmowym ¹ .

Droga oddechowa

Wdychanie MP z różnych źródeł, w tym z tekstyliów syntetycznych, w wyniku ścierania materiałów (np. opon samochodowych, budynków) i ponownego zawieszania się na powierzchniach, szacuje się na 26-130 MP/os./24 godz. Rozmiar i gęstość MP wpływają na jego zdolność do akumulacji w układzie oddechowym, przy czym mniejsze i mniej gęste cząsteczki wnikają głębiej do płuc. Zakumulowany w ten sposób MP może zostać usunięty przez makrofagi, przedostać się do układu krwionośnego, co w przypadku przeciążenia ze względu na ich wysoką aktywność utleniającą sprzyja przewlekłym stanom zapalnym. W szczególności narażone na mikrodrobiny plastiku są osoby mające z nimi styczność z uwagi na wykonywane zawody – w niektórych gałęziach przemysłu unoszący się w powietrzu MP powiązano z objawami ze strony układu oddechowego i chorobami płuc; włókna MP wykryto też w biopsjach płuc chorych na raka, co sugeruje potencjalne uszkodzenie dróg oddechowych w warunkach wysokiego narażenia lub podatności.

Bezpośredni kontakt przez skórę

Kontakt skórny z MP jest uważany za mniej znaczącą drogę ekspozycji w porównaniu z wdychaniem lub spożyciem. Niemniej niektóre badania sugerują, że nanoplastik (<100 nm) pochodzący z monomerów tworzyw sztucznych i dodatków typu substancje zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego – bisfenol A oraz ftalany obecne w produktach codziennego użytku – może przenikać przez barierę skóry i negatywnie wpływać na zdrowie. Na przykład ekspozycja na nici poliestrowe i polipropylenowe prowadzi nierzadko do reakcji zapalnych o niewielkim nasileniu, zwyrodnienia tkanek, najprawdopodobniej wynikających ze zwiększonego stresu oksydacyjnego w ludzkich komórkach nabłonkowych. Wziąwszy pod uwagę potencjalne niekorzystne skutki i powszechne narażenie na mikrodrobiny plastiku ze źródeł takich jak kurz, włókna syntetyczne i mikrogranulki kosmetyczne, konieczne są dalsze badania, by w pełni zrozumieć konsekwencje narażenia skóry na te cząsteczki.

Efekty zdrowotne związane z ekspozycją na mikroplastik

Dotychczasowe badania epidemiologiczne wykazały, że osoby narażone na ekspozycję na MP poprzez zarówno spożywaną wodę, stosowaną dietę, zwłaszcza bogatą w owoce morza, ale też sól, cukier, miód, piwo, jak i regularne używanie produktów codziennego użytku typu ubrania, pasta do zębów – a wszystko przechowywane w plastikowych butelkach, folii lub puszkach/kartonach wyłożonych plastikiem – mogą mieć zwiększone ryzyko zdrowotne ⁷ . Obecność mikroplastiku w kluczowych narządach ludzkiego organizmu – wątrobie, płucach, krwi, a nawet w łożysku (i mleku) matek – okazuje się najbardziej niebezpieczna, ponieważ mikroplastik przyczynia się do zwiększenia stresu oksydacyjnego, a także aktywowania odpowiedzi prozapalnej, zwiększając produkcję cytokin prozapalnych i zmniejszając metabolizm energetyczny, co może mieć negatywne skutki w perspektywie długoterminowej ⁷ . Warto dodać, że MP może działać lokalnie lub po ekspozycji przemieszczać się do odległych tkanek, przede wszystkim podczas stanu zapalnego, gdy zwiększona przepuszczalność barier jelitowych ułatwia penetrację. Co ciekawe, również zwiększona przepuszczalność błony śluzowej powstająca w wyniku złego odżywiania oraz diet bogatych w tłuszcze nasycone i cukry (np. w odżywianiu się w stylu zachodnim) może sprzyjać gromadzeniu się MP w organizmie. Badania pokazują, że drobiny mikroplastiku docierają do wątroby i śledziony, mogą również przenikać przez barierę łożyskową i mózgową, a ponadto przedostają się do krążenia ogólnoustrojowego, gdzie mogą powodować zapalenie, nadciśnienie płucne, niedrożność naczyń, zwiększoną krzepliwość i cytotoksyczność komórek krwi. Mikroplastik występujący w wątrobie, nerkach i jelitach powiązano ze zwiększonym stresem oksydacyjnym, zaburzeniami równowagi energetycznej oraz neurotoksycznością ¹ .

Zaburzenia neurologiczne i psychiczne związane z ekspozycją na mikroplastik

Najnowsze badania sugerują, że ekspozycja na MP niesie znaczące konsekwencje w postaci zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych. Rosnąca liczba dowodów naukowych potwierdza, że różne formy MP są powiązane z patogenezą chorób psychicznych i neurodegeneracyjnych, ponieważ mają one zdolność negatywnego wpływania na oś jelitowo-mózgową i mogą prowadzić do zaburzenia funkcji mózgu oraz metabolizmu neuroprzekaźników ⁸ . Łatwość przenikania MP przez barierę krew–mózg (BBB – blood–brain barier) i gromadzenia się w tkance mózgowej prowadzi do powstania stanów zapalnych w obrębie układu nerwowego, a także zwiększenia stresu oksydacyjnego i zakłócenia funkcjonowania mózgu ⁷ .

Zapalenie obwodowe wywołane mikroplastikiem powoduje rozerwanie BBB, ułatwiając dyspersję MP do mózgu i powodując neurotoksyczność oraz neurodegenerację. W konsekwencji zmiany funkcjonalne, w tym zapalenie układu nerwowego i patologia białka α-synukleiny, potwierdzają negatywną rolę ekspozycji na MP w patogenezie chorób neurodegeneracyjnych, takich jak AD i PD. Wykazano np., że w przypadku AD ekspozycja na MP sprzyja tworzeniu się płytek β-amyloidowych i splątków białek tau w mózgu. W warunkach eksperymentalnych dowiedziono ponadto, że polistyren sprzyja upośledzeniu funkcji poznawczych u myszy w wyniku promowania piroptozy mikrogleju i nasileniu zapalenia układu nerwowego ⁹ , potwierdzając w ten sposób rolę czynników środowiskowych w postępie AD. Pokazano ponadto, że MP przenikający przez BBB gromadzi się w tkance mózgowej, co koreluje ze zmniejszeniem stężenia niezbędnego regulatorowego białka mózgowego, kwaśnego białka włókienkowego (GFAP – glial fibrillary acidic protein), co wcześniej było związane z początkowymi stadiami chorób neurodegeneracyjnych, w tym AD ⁷ . Co ciekawe, w zwierzęcych modelach wykazano, że narażenie na bisfenol wywołuje dysfunkcję BBB i problemy z pamięcią ⁹ . Sugeruje to, że narażenie na chemikalia zawarte w tworzywach sztucznych może być czynnikiem ryzyka rozwoju choroby Alzheimera.

W kontekście PD wykazano, że narażenie organizmu na MP zakłóca działanie układu dopaminergicznego, który jest kluczowym mechanizmem leżącym u podstaw rozwoju tej choroby i związanych z nią objawów motorycznych. Badania eksperymentalne wykazały, że PS może gromadzić się w obszarze istoty czarnej, bogatej w neurony dopaminergiczne, co prowadzi do obniżenia stężenia dopaminy i upośledzenia funkcji motorycznych. W tym badaniu nanoplastik nasilał rozprzestrzenianie się α-synukleiny, w tym silną indukcję inkluzji α-synukleiny w neuronach dopaminergicznych w istocie czarnej. Dodatkowo narażenie na MP było skorelowane ze zwiększonym stresem oksydacyjnym i stanem zapalnym układu nerwowego w układzie dopaminergicznym, co daje większe ryzyko deficytów motorycznych, a także drżenia oraz inne objawy podobne do choroby Parkinsona i demencji ¹¹ .

Ekspozycja na MP może być również znaczącym czynnikiem ryzyka chorób psychicznych – stanów lękowych, depresji i innych zaburzeń nastroju, co wiąże się z jego zdolnością do zwiększenia poziomu stresu oksydacyjnego i stanów zapalnych w mózgu. Badania eksperymentalne wykazały, że narażenie na MP, zwłaszcza w krytycznych stadiach rozwoju, może zakłócić rozwój mózgu i prowadzić do zwiększonego lęku, depresji i nieprawidłowych zachowań. Na przykład ekspozycja na cząstki PS znacząco zmniejszała ekspresję genów związaną z rozwojem. Co ciekawe, ekspresja genu GABRA2 biorącego udział w tworzeniu synaps i rozwoju ośrodkowego układu nerwowego (OUN) była obniżona w zwierzęcych mózgach zarówno w stadium embrionalnym, jak i dorosłym. Następująca redukcja została powiązana z oznakami zachowań przypominających stany lękowe i depresyjne, a także nieprawidłowym zachowaniem i deficytami społecznymi u myszy, którym podawano PS ¹¹ . Wykazano ponadto, że polistyren aktywuje stan zapalny, w którym pośredniczy jądrowy czynnik transkrypcyjny κB (NF-κB – nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells), powodując zwiększenie ekspresji cytokin prozapalnych, takich jak czynnik martwicy guza (TNF-α – tumor necrosis factor α) bądź interleukina 1β (IL-1β), i prowadząc w ten sposób do odpowiedzi prozapalnej w komórkach mikrogleju. Odkrycia te podkreślają, że PS i MP wywołują niepokój u myszy w wyniku aktywacji szlaku kinazy białkowej NF-κB (PERK-NF-κB – protein kinase RNA-like ER kinase NF-κB) pochodzącego z genu HRAS kodującego białko w mózgu ¹⁰ .

Badania epidemiologiczne uwidoczniły, że narażenie na substancje chemiczne zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego matki w trakcie ciąży i karmienia piersią może zwiększać ryzyko lęku, depresji, obniżonego nastroju i innych problemów psychicznych u dzieci. Dlatego warto pamiętać, że nawet niskie dawki ftalanów oraz innych substancji chemicznych znajdujących się bezpośrednio w plastiku mogą na wczesnym etapie rozwoju dawać długoterminowe negatywne skutki i w znaczący sposób przyczyniać się do rozwoju depresji, lęku, zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD – attention deficit hyperactivity disorder) lub objawów psychicznych ¹⁰ .

Podsumowanie

Obecność mikroplastiku w środowisku i jego przenikanie do poszczególnych układów człowieka w wyniku spożywania pokarmów, wdychania i kontaktu ze skórą stwarzają poważne ryzyko dla zdrowia organizmów żywych. Pojawiające się dowody podkreślają negatywny potencjał MP w zakresie przyczyniania się do zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych, w tym AD, PD, a także lęku i depresji w wyniku działania mechanizmów wywołujących stres oksydacyjny, stany zapalne i neurotoksyczność. Zdolność mikroplastiku do przemieszczania się do odległych tkanek dodatkowo zwiększa to ryzyko, zwłaszcza podczas stanów zapalnych. Odkrycia naukowe podkreślają pilną potrzebę kompleksowych badań w celu wyjaśnienia pełnego wpływu MP na zdrowie człowieka, przede wszystkim na układ neurologiczny i stan psychiczny.