Los microplásticos pueden alterar nuestro metabolismo celular

Una micrografía electrónica de barrido coloreada de un macrófago. Crédito: NIAID, CC BY 2.0

Los plásticos más grandes nunca se desintegran completamente en sus partes constituyentes; simplemente se convierten en pedazos más pequeños de plástico. Estos microplásticos no solo curso de los ríos al océano pero también residen en todos los ecosistemas. Están en lluvia. Ellos estrangular la vida marina. Ellos ahogar los bosques de manglares. Estan en el cimas de las montañas y el fondo del mundo. Tal es la influencia de esta sustancia duradera que ha revolucionado el mundo humano.

De comida a las heces, los científicos saben que los humanos consumen pequeños fragmentos de plástico. A medida que estos fragmentos insignificantes atraviesan el intestino humano, podrían pasar como espectadores benignos, en su camino hacia la excreción. Alternativamente, se está acumulando evidencia de que desembarcan y alteran un delicado equilibrio en el colon, hogar de billones de microorganismos.

“Nos gusta considerar a los microplásticos como una partícula inerte”, dijo Eliseo Castillo, inmunólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nuevo México que presentó los hallazgos de su grupo en la reunión anual 2021 de la Sociedad Geológica de América (GSA). (La presentación fue retirada retroactivamente por falta de pago de la tasa de inscripción). Había hablado previamente sobre el tema en una Sociedad de Toxicología serie de seminarios web en abril.

Sin embargo, si estos microplásticos perforan la capa de tres niveles de la seguridad del intestino (los microbios, el moco y una sola capa de células epiteliales), los plásticos invasores se encontrarían con los centinelas del sistema inmunológico, llamados macrófagos. en un papel publicado en Biología Celular y Toxicología, Castillo y sus colegas mostraron cómo los microplásticos cambian los mecanismos de generación de energía de los macrófagos. En su charla sobre la GSA, exploró cómo efectos similares podrían propagarse a través de las capas protectoras del intestino, debilitando la microbiota misma, que sirve como la primera línea de defensa del colon.

Metabolismo de los macrófagos morphing

“Hay miles de artículos sobre microplásticos”, dijo Castillo, y “muchos de ellos tratan sobre invertebrados[s]. ” Siendo curioso acerca de cómo los mamíferos interactúan con los microplásticos, su equipo se centró en los ratones, cuyos macrófagos del sistema inmunológico son similares a los nuestros. Estas células especializadas vigilan todo el cuerpo, desde el cerebro hasta los pulmones, desde la piel hasta el intestino, listas para responder a cualquier brecha corporal. Si un intruso se cuela a través de la defensa de tres capas del colon, explicó Castillo, “un macrófago se lo comerá”.

Castillo y su equipo agregaron microplásticos a los macrófagos de los ratones, que las células inmunes que cambiaban de forma consumían rápidamente. “Después de un período de 3 días, notamos que todavía había microplásticos en esas células”, dijo. Por lo general, cuando un macrófago devora células muertas y microorganismos invasores, mastica la suciedad (un proceso llamado fagocitosis) y expulsa la basura para su reutilización o eliminación. Sin embargo, dijo Castillo, “estos microplásticos no se estaban descomponiendo y los macrófagos todavía estaban vivos”. Además, los macrófagos con microplásticos en su interior cambiaron su metabolismo, las reacciones bioquímicas que mantienen la célula viva y energizada.

Para la mayoría de los eucariotas, cualquier organismo que mantenga el ADN encerrado dentro del núcleo de una célula, una vía metabólica típica implica convertir el azúcar y el oxígeno en energía (respiración celular). Sin embargo, las células también pueden cambiar a un tipo diferente de metabolismo que no requiere oxígeno, dijo Castillo. En este caso, el azúcar se degrada en un proceso llamado glucólisis anaeróbica (sin oxígeno), que produce menos energía por molécula de azúcar que la respiración celular.

Si una célula usa la respiración o la glucólisis afecta su respuesta inmune, dijo Castillo. Los macrófagos que dependen de la glucólisis, incluidos los que encarcelan a los microplásticos, producen moléculas que promueven la inflamación, explicó. Además, los macrófagos que contienen microplásticos mostraron una respiración más lenta, posiblemente debido al daño.

Lanzas, no esferas

En estudios típicos de microplásticos, dijo Castillo, “usamos microesferas”. En el medio ambiente, sin embargo, es menos probable que los microplásticos se manifiesten como esferas que como fibras que pueden perforar fácilmente una célula o infiltrarse entre ellas, dijo.

El colon alberga más microorganismos que cualquier otra parte del tracto digestivo. Estos microbios, el microbioma intestinal, descomponen las fibras y producen moléculas que nuestro cuerpo usa. Muchos pueden vivir solo en ambientes libres de oxígeno, dijo Castillo, y son particularmente vulnerables a las lanzas microplásticas. En una avalancha de oxígeno, dijo, los microbios anaeróbicos mueren. La diversidad microbiana cae y el intestino ya no está sano.

Problema crónico, ¿solución política?

Sobre la base de un trabajo no publicado que examina las heces de los ratones, es probable que los microplásticos en el intestino no provoquen una inflamación rápida, pero la exposición crónica podría ser dañina, dijo Castillo. “Con el tiempo … los microplásticos pueden comenzar a dañar o cambiar la microbiota, que puede comenzar a cambiar la capa única de células y / o el sistema inmunológico intestinal, y esto podría conducir lentamente a problemas”, dijo.

El sistema inmunológico que produce de forma crónica moléculas relacionadas con la inflamación podría provocar problemas sistémicos, como la enfermedad de Alzheimer, la neurodegeneración y la enfermedad pulmonar, dijo. Tzung Hsiai, bioingeniero y cardiólogo de la Universidad de California en Los Ángeles que no participó en el estudio. Si se pueden dilucidar los mecanismos subyacentes a estas respuestas inflamatorias o alteración de la microbiota intestinal, dijo, dicho análisis podría proporcionar una vía para los formuladores de políticas para reaccionar a estos problemas.

Castillo estuvo de acuerdo con Hsiai. “No quiero asustar a la gente, pero sentimos que es importante informar al público de nuestros hallazgos”, dijo. “Quizás este es un problema ambiental que el Congreso puede intervenir y … abordar, lo antes posible”.

Esta historia apareció originalmente en Revista Eos y fue reeditado bajo un CC BY-NC-ND 3.0 licencia.