Az in vitro bélmodellek azt mutatják, hogy a mikroműanyagok hogyan hatnak a gyomor-bél traktusra

Az in vitro bélmodellek azt mutatják, hogy a mikroműanyagok hogyan hatnak a gyomor-bél traktusra

A műanyagokat 1950-ben fedezték fel, és azóta az egyik leggyakrabban használt anyaggá váltak világszerte. A műanyagok iránti megnövekedett kereslet következtében ezek az anyagok felhalmozódnak a szemétlerakókban és az óceánokban, és a műanyagszennyezés jelentős környezeti fenyegetést jelent, amely minden ökoszisztémát érint.

Tanulmány: Mikroműanyagok: Mi történik az emberi emésztőrendszerben? Az első eredmények felnőtteknél in vitro bélmodellek alkalmazásával. Fotó: Lucio Pepe / Shutterstock.com

háttér

A műanyagok a környezetben természetes időjárási hatásokon mennek keresztül, és apró részecskévé alakulnak át.

A mikroműanyagok (MP-k) kis polimer mátrixok, amelyek átmérője egy mikrométertől (μm) öt milliméterig (mm) terjed. Az MP-k szabályos vagy szabálytalan alakú, oldhatatlan anyagok, amelyek néha önként képződnek, vagy képlékeny mállás és töredezettség következtében szabadulnak fel.

A képviselők számos élelmiszerben és ivóvízben jelenlétük miatt belépnek az élelmiszerláncba. Számos tanulmány megerősítette a MP-ek jelenlétét az emberi vérben, a székletben és a vastagbélszövetben. E megfigyelések ellenére azonban nagyon kevés tanulmány vizsgálta a MP-k sorsát az emberi gyomor-bél traktusban.

Lenyelés után az MP-k találkoznak a gyomor-bélrendszeri gáttal, amely bélhámból és nyálkahártyából áll. Ezenkívül a parlamenti képviselők kölcsönhatásba lépnek a bél mikrobiótával, amely mikrobák komplex és változatos közösségét alkotja, beleértve a baktériumokat, gombákat, archaeákat, protozoákat és vírusokat. A nyálkaréteg viszkoelasztikus gélje az első kémiai, fizikai és biológiai védelmi vonal, amely védi a bélhámot.

A bél mikrobiota alapvető szerepet játszik a gazdaszervezet immunitásának szabályozásában, valamint a toxinok, gyógyszerek és xenobiotikumok anyagcseréjében. Ezen túlmenően ezek a mikroorganizmusok az emésztetlen élelmiszerek lebomlásával és másodlagos metabolitok, például rövid szénláncú zsírsavak (SCFA-k), aril szénhidrogén receptor ligandumok (AhR), illékony szerves vegyületek (VOC) és gáz termelődésével is kapcsolatban állnak.

Az AhR ligandumok és az SCFA-k felelősek a bélhámban lévő intercelluláris szoros csomópontok integritásának megőrzéséért. Szoros összefüggést találtak a bélmikrobiális aktivitás és a bélgát funkciójának hatékony fenntartása között.

Számos in vivo modell kiemelte az MP-k különböző hatásait méretüktől, alakjuktól, a polimer mátrix típusától, az expozíció időtartamától, a felületi töltéstől és az adagolás módjától függően. Ezek a hatások többek között a nyálkakiválasztási minták változásai és a mikrobiális dysbiosis.

A tanulmányról

Egy jelenlegiben Hazardous Materials Journal Ebben a tanulmányban a kutatók azt feltételezik, hogy a polietilén (PE) MP-eknek való kitettség valós körülmények között in vitro hatással lehet az emberi gyomor-bélrendszerre felnőtteknél. A kutatókat különösen érdekelte a bélmikrobióma és a PE-MP-k közötti kölcsönhatások meghatározása.

A PE MP-nek való kitettség hatását az emberi metabolikus aktivitásra és a bélmikrobióta összetételére azt követően elemezték, hogy a résztvevők napi 21 mg/nap dózisnak voltak kitéve két hétig.

A jelenlegi vizsgálatban összesen négy egészséges felnőtt önkéntes vett részt. A nyálkahártya mesterséges vastagbél in vitro modelljét (M-ARCOL) is alkalmaztuk.

Az M-ARCOL modell egy egylépcsős fermentációs rendszer, amely az emberi vastagbél átlagos mikrobiális és fizikai-kémiai paramétereit szimulálja. Ez a modell magában foglalja a luminális és a nyálkahártya mikrobiotáját egy külső mucin-alginát gyöngyrekeszen keresztül.

Mind a humán intestinalis Caco-2, mind a nyálkás szekréciós HT29-MTX sejteket M-ARCOL luminális felülúszóval inkubáltuk, amelyet 2 hetes expozíció után gyűjtöttünk össze.

Összességében a jelenlegi elemzés mélyebb megértést nyújtott az MP-k hatásairól, mint például a permeabilitás, a citotoxicitás és a gyulladás, a bélhámra és a nyálkahártyára.

Tanulmányi eredmények

Az M-ARCOL oltáshoz használt kezdeti széklet mikrobióta szignifikáns interindividuális variabilitást mutatott. Ezenkívül ezek a változatosságok az in vitro kísérlet során végig fennmaradtak.

Minden résztvevő, aki PE MP-nek volt kitéve, jelentős változást észlelt a mikrobiális diverzitásban. A luminális mikrobiota α-diverzitásával kapcsolatos növekvő tendenciát figyeltek meg. Az egyének közötti variabilitás mellett hasonló hatásokról számoltak be a lumennel és a nyálkahártyával kapcsolatos mikrobiotával kapcsolatban.

A PE-MP-nek való kitettség után a Desulfovibrionaceae, Dethiosulfovibrionaceae és Enterobacteriaceae megnövekedett koncentrációja, valamint a Christensenellaceae és Akkermansiaceae csökkent koncentrációja volt megfigyelhető. Az utóbbi két csoport az egyén egészségi állapotához kapcsolódik.

A mikrobiális struktúrák némelyike ​​az irritábilis bél szindrómában (IBS) vagy a gyomor-bél traktus gyulladásos betegségeiben szenvedő egyének mikrobiális sokféleségének felelt meg. A MP-k polietilén-tereftalátnak (PET) való kitettsége szintén csökkentette a Bacteroidotát három donor vastagbelében. Egy résztvevőnél a Desulfobacterota növekedését figyelték meg.

A PE MP-ek hatása a gáz-, SCFA- és VOC-termelésre nem mutatott szignifikáns különbséget a kontrollcsoport és a kezelt csoport között. Azonban az indol-, 3-metil- és szkatolszint növekedése a PE-MP-k expozícióját követően a mikrobiota által közvetített gasztrointesztinális diszreguláció lehetőségére utalt, ami további vizsgálatot igényel.

Csökkent AhR aktivitást figyeltek meg a PE-MP-nek kitett bélmikrobiótával kapcsolatban. Hasonló eredményekről számoltak be IBD-ben és cöliákiában szenvedő betegeknél is. A jelen tanulmány rávilágít arra, hogy a kétféle PE-nek kitett bélsejtek nem csökkentették jelentősen a sejtek életképességét; Azonban oxidatív stresszt okoztak.

Következtetések

A jelenlegi tanulmány a PE-MP-k napi expozíciójának hatásait vizsgálta felnőtt emberek gyomor-bélrendszerére. Ebből a célból megállapították, hogy a PE-MP-k hatása a bélnyálkahártya mikrobiotára és a bélnyálkahártyára az egyéni jellemzőktől függ.

A jövőben további vizsgálatok szükségesek a sajátos „bélplasztikai szféra” összetételének és anyagcseréjének jellemzésére.

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