Los modelos intestinales in vitro muestran cómo los microplásticos afectan el tracto gastrointestinal

Los modelos intestinales in vitro muestran cómo los microplásticos afectan el tracto gastrointestinal

Los plásticos fueron descubiertos en 1950 y desde entonces se han convertido en uno de los materiales más utilizados en todo el mundo. La mayor demanda de plásticos ha provocado la acumulación de estos materiales en los vertederos y en los océanos, lo que convierte la contaminación plástica en una importante amenaza ambiental que afecta a todos los ecosistemas.

Estudiar: Microplásticos: ¿Qué sucede en el tracto digestivo humano? Primeros hallazgos en adultos utilizando modelos intestinales in vitro. Crédito de la foto: Lucio Pepe / Shutterstock.com

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Los plásticos sufren la erosión natural en el medio ambiente, convirtiéndolos en pequeñas partículas.

Los microplásticos (MP) son pequeñas matrices poliméricas con un diámetro que oscila entre un micrómetro (μm) y cinco milímetros (mm). Los MP son sustancias insolubles de forma regular o irregular que a veces se producen voluntariamente o se liberan a través de la erosión y fragmentación del plástico.

Los parlamentarios ingresan a la cadena alimentaria debido a su presencia en muchos alimentos y en el agua potable. Varios estudios han confirmado la presencia de MP en la sangre, las heces y el tejido del colon humanos. Sin embargo, a pesar de estas observaciones, muy pocos estudios han investigado el destino de las MP en el tracto gastrointestinal humano.

Después de la ingestión, los parlamentarios encuentran la barrera gastrointestinal, que consta de epitelio intestinal y moco. Además, los parlamentarios interactúan con la microbiota intestinal, que forma una comunidad compleja y diversa de microbios, que incluye bacterias, hongos, arqueas, protozoos y virus. Un gel viscoelástico de la capa mucosa es la primera línea de defensa química, física y biológica que protege el epitelio intestinal.

La microbiota intestinal también desempeña un papel esencial en la regulación de la inmunidad del huésped y el metabolismo de toxinas, fármacos y xenobióticos. Además, estos microorganismos también están asociados con la descomposición de alimentos no digeridos y la producción de metabolitos secundarios como ácidos grasos de cadena corta (AGCC), ligandos del receptor de hidrocarburos aril (AhR), compuestos orgánicos volátiles (COV) y gases.

Los ligandos AhR y los SCFA son responsables de mantener la integridad de las uniones estrechas intercelulares en el epitelio intestinal. Se ha encontrado una estrecha relación entre la actividad microbiana intestinal y el mantenimiento eficaz de la función de barrera intestinal.

Varios modelos in vivo han destacado diferentes efectos de las MP según su tamaño, forma, tipo de matriz polimérica, duración de la exposición, carga superficial y vía de administración. Estos efectos incluyen, entre otros, cambios en los patrones de secreción de moco y disbiosis microbiana.

Sobre el estudio

en uno actual Diario de materiales peligrosos En este estudio, los investigadores plantean la hipótesis de que la exposición a MP de polietileno (PE) en condiciones realistas podría afectar el sistema gastrointestinal humano en adultos in vitro. Los investigadores estaban particularmente interesados ​​en determinar las interacciones que surgen entre el microbioma intestinal y los PE-MP.

Los efectos de la exposición a PE MP sobre la actividad metabólica humana y la composición de la microbiota intestinal se analizaron después de que los participantes fueran expuestos a una dosis diaria de 21 mg/día durante dos semanas.

En el estudio actual participaron un total de cuatro voluntarios adultos sanos. También se utilizó el modelo in vitro de colon artificial mucoso (M-ARCOL).

El modelo M-ARCOL es un sistema de fermentación de una sola etapa que simula los parámetros microbianos y fisicoquímicos promedio del colon humano. Este modelo incluye microbiota luminal y mucosa a través de un compartimento externo de perlas de mucina-alginato.

Tanto las células Caco-2 intestinal humana como las HT29-MTX secretoras de moco se incubaron con sobrenadantes luminales de M-ARCOL recogidos después de 2 semanas de exposición.

En general, el análisis actual proporcionó una comprensión más profunda de los efectos de los MP, como la permeabilidad, la citotoxicidad y la inflamación, en el epitelio y el moco intestinal.

Resultados del estudio

La microbiota fecal inicial utilizada para la inoculación de M-ARCOL mostró una variabilidad interindividual significativa. Además, estas variabilidades se mantuvieron durante todo el experimento in vitro.

Todos los participantes expuestos a PE MP observaron un cambio significativo en la diversidad microbiana. Se observó una tendencia creciente asociada con la diversidad α de la microbiota luminal. Además de la variabilidad interindividual, se han informado efectos similares relacionados con la luz y la microbiota asociada al moco.

Después de la exposición a PE-MP, se observaron concentraciones aumentadas de Desulfovibrionaceae, Dethiosulfovibrionaceae y Enterobacteriaceae y concentraciones disminuidas de Christensenellaceae y Akkermansiaceae. Los dos últimos grupos están asociados con el estado de salud de un individuo.

Algunas de las variaciones en las estructuras microbianas correspondían a la diversidad microbiana en individuos que padecían síndrome del intestino irritable (SII) o enfermedades inflamatorias del tracto gastrointestinal. La exposición de los parlamentarios al tereftalato de polietileno (PET) también redujo la bacteria Bacteroidota en el colon de tres donantes. Se observó un aumento de Desulfobacterota en un participante.

El efecto de los PE MP sobre la producción de gas, AGCC y COV no mostró diferencias significativas entre el grupo de control y el grupo tratado. Sin embargo, un aumento en los niveles de indol, 3-metilo y escatol después de la exposición a PE-MP sugirió la posibilidad de una desregulación gastrointestinal mediada por la microbiota, que requiere más investigación.

Se observó una actividad reducida de AhR en asociación con la microbiota intestinal expuesta a PE-MP. También se han informado resultados similares en personas con EII y enfermedad celíaca. El presente estudio destaca que las células intestinales expuestas a dos tamaños de PE no redujeron significativamente la viabilidad celular; Sin embargo, causaron estrés oxidativo.

Conclusiones

El estudio actual examinó los efectos de la exposición diaria a PE-MP en el sistema gastrointestinal de humanos adultos. Con este fin, se descubrió que el efecto de los PE-MP sobre la microbiota de la mucosa intestinal y la mucosa intestinal depende de las características individuales.

Se requieren más estudios en el futuro para caracterizar la "esfera plástica intestinal" específica en términos de composición y metabolismo.

Referencia:

• Fournier, E., Leveque, M., Ruiz, P., et al. (2022). Mikroplastik: Was passiert im menschlichen Verdauungstrakt? Erste Erkenntnisse bei Erwachsenen anhand von In-vitro-Darmmodellen. Zeitschrift für gefährliche Materialien. doi:10.1016/j.jhazmat.2022.130010