Вести с полей: влияние микропластика на здоровье

Ученые из Российского научного центра хирургии имени академика Б. В. Петровского представили доклад об экспериментальных исследованиях эффектов микропластика на здоровье. Исследователи сообщили о накоплении микропластика в органах, а также негативном влиянии на кишечник. Результаты команда представила на первой всероссийской конференции «Микропластик в науке о полимерах», проходившей в Великом Новгороде с 19 по 21 октября.

Повсеместное использование пластмасс в промышленности дало человеку невообразимое многообразие товаров, которыми мы пользуемся каждый день. Неправильная утилизация отходов, применение пластиковых микрогранул в составе косметических средств и промышленных абразивов, а также широкое использование человечеством искусственных полимерных материалов, включая текстиль, увеличивает накопление микропластика в окружающей среде. По разным оценкам, пластик разлагается от сотни до тысячи лет, это время зависит от типа полимера.

Микропластик — это не особый вид пластмассы, а любой пластиковый фрагмент менее 5 мм. При разрушении он уменьшается до микронного уровня. Люди постоянно поглощают микропластик с водой и пищей, вдыхают с воздухом. Ученые регистрируют высокий уровень микропластика в морепродуктах: моллюсках, ракообразных, рыбе. Частицы микропластика обнаружены в соли, сахаре, меде, бутилированной и водопроводной воде. По последним оценкам, человек в неделю потребляет от 0,1 до 5 грамм микропластика. Попадая в организм, микропластик накапливается в различных органах и тканях. Наибольшее количество частиц разного размера и химической природы определяется в образцах кала и толстой кишки человека. Также пластиковые микрочастицы были обнаружены в ткани легких и на поверхности дыхательных путей, печени, селезенке, в крови, плаценте и грудном молоке. Поэтому ученые из Российского научного центра хирургии имени академика Петровского заинтересовались исследованиями влияния микропластика на здоровье людей.

Чтобы оценить, насколько загрязнение окружающей среды микропластиком опасно для здоровья человека, нужна воспроизводимая адекватная модель. Исследования токсических свойств различных веществ для человека, как правило, проводятся на лабораторных грызунах. Поэтому ученые провели анализ статей, в которых оценивалось влияние микропластика на мышей и крыс. К 2021 году было опубликовано только 30 таких работ, причем самая ранняя появилась в 2017 году. В большинстве работ использовалась частицы полистирола, преимущественно шарики диаметром 5 мкм. Значительно реже исследователи изучали частицы полиэтилена неправильной формы со средним размером около 35 мкм. Большинство исследований выполнены на мышах. Животные получали микропластик перорально с водой из поилки или через желудочный зонд. Лишь в единичных работах микропластик добавляли в корм, вводили внутрибрюшинно, использовали ингаляцию или вводили в трахею. Дозы при пероральном воздействии значительно варьировали, преимущественно оставляли от 0,24 до 6 мг/кг/сут. Также варьировала длительность воздействия: от 1 до 13 недель.

По результатам этих работ микропластик выявлялся в кишечнике, печени, почках, где вызывал метаболические нарушения, развитие окислительного стресса, гибель клеток, воспаление и фиброз. Микропластик нарушал регенерацию скелетных мышц, подавлял образование лейкоцитов в костном мозге, ухудшал когнитивные функции животных, вызывал снижение уровня тестостерона и числа нормальных сперматозоидов, замедлял развитие и повышал гибель потомства, усиливал эффекты токсических веществ. Однако из-за существенной разницы в параметрах моделей экспериментов полученные данные фрагментарны, а некоторые выводы противоречат друг другу.

Так как при попадании в организм микропластика с водой и пищей первой мишенью его воздействия является желудочно-кишечный тракт, российские исследователи решили сосредоточить свое внимание на кишечнике. По данным литературы, у мышей, получавших микропластик, в толстой кишке меняется количественный и качественный состав кишечной микрофлоры, активируются провоспалительные сигнальные пути, нарушается антиоксидантная защита и развивается окислительный стресс, повреждается эпителиальный барьер толстой кишки и повышается проницаемость кишечного барьера. Также показано, что микропластик может приводить к более тяжелому течению колита в модельных организмах.

Российские ученые провели собственный эксперимент. Они поили мышей в течение 6 недель водой с частицами полистирола диаметром 5 мкм (суточная доза 2,3 мг/кг/сут). Микропластик вызвал увеличение числа эндокринных клеток, снижение объемной доли бокаловидных клеток, причем в них повышался уровень высокосульфатированных муцинов, увеличение числа иммунных клеток в слизистой оболочке толстой кишки. Все эти изменения указывают на активацию защитных механизмов.

Исследователи предполагают, что микропластик раздражает слизистую оболочку ободочной кишки, что повышает продукцию серотонина эндокринными клетками. Серотонин стимулирует перистальтику кишечника и секрецию слизи, что приводит к снижению объемной доли бокаловидных клеток. Это защитная реакция, направленная на вымывание микропластика из организма. Гиперсекреция слизи приводит к истощению муцина. Возможно, что за счет того, что частицы микропластика мелкие и их много, сам микропластик может сорбировать и вымывать слизь. Это приводит к повышению проницаемости эпителиального барьера кишечника. В результате в кишку привлекаются иммунные клетки и повышается продукция более высокосульфатированных муцинов — защитная реакция, направленная на усиление кишечного барьера.

Ученые отмечают, что для понимания всего спектра эффектов микропластика требуется стандартизация моделей.

Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».