Mikroplastikas ir mūsų žarnynas: ką nauja sisteminė apžvalga atskleidžia apie mikrobiomą ir pavojų sveikatai

Mikroplastikas (dalelės <5 mm) ir dar mažesnis nanoplastikas jau yra visur – nuo vandens ir maisto iki oro mūsų namuose. Pastaraisiais metais jų buvo rasta žmonių plaučiuose, placentoje, išmatose ir kraujyje. Kitas logiškas klausimas – kaip šios dalelės veikia žarnyno mikrobiomą, kuris dalyvauja imuniteto, medžiagų apykaitos ir žarnyno barjero apsaugos procesuose. Naujas BMC Gastroenterology tyrimas yra pirmasis, kuriame sistemingai renkami žmonių ir „žmonėms aktualūs“ duomenys šia tema, pateikiant išsamų vaizdą apie tai, kaip mikrobiotos sudėtį ir funkciją sutrikdo sąlytis su mikroplastiku.

Tyrimo kontekstas

Plastiko atliekų gamyba ir kaupimasis didėja jau dešimtmečius, o jų skaidymasis lemia mikroplastiko (dalelių <5 mm) ir dar mažesnio nanoplastiko susidarymą. Šios dalelės yra patvarios aplinkoje, gali būti pernešamos dideliais atstumais ir kaupiasi organizmuose, įskaitant žmones. Mikroplastiko ir nanoplastiko aptikimas ore, vandenyje, maiste ir buitiniuose produktuose daro kasdienį poveikį praktiškai neišvengiamą. Be to, dalelių buvo rasta plaučiuose, placentoje, išmatose ir kraujyje, todėl didėja susirūpinimas dėl jų biologinio poveikio.

Poveikio keliai ir kodėl vanduo bei maistas yra svarbūs

Žmonės su mikroplastiku susiduria nurydami, įkvėpdami ir per odą, tačiau pagrindiniu laikomas patekimas per burną: dalelės plačiai randamos maisto grandinėse ir geriamojo vandens sistemose – tiek iš čiaupo, tiek išpilstytos į butelius. Dėl didelio kasdienio vandens suvartojimo kiekio šis kanalas tampa „lėtiniu“ ir sunkiai išvengiamu mikroplastiko šaltiniu. Prarijus, dalelės sąveikauja su virškinamuoju traktu prieš pasišalindamos ir gali pakeisti vietinę aplinką, įskaitant mikrobiomą.

Kodėl žarnyno mikrobiomas yra taikinys

Žarnyno mikrobiota yra labai svarbi imuninei homeostazei, metabolizmui ir epitelio vientisumui. Jos fermentinis aktyvumas gamina trumpos grandinės riebalų rūgštis (SCFA) ir AhR ligandus – metabolitus, kurie palaiko barjerines ir priešuždegimines kaskadas. Disbiozė (ilgalaikis sudėties / funkcijos pokytis) yra susijusi su barjerine disfunkcija, lėtiniu nedidelio laipsnio uždegimu ir medžiagų apykaitos sutrikimais. Todėl bet kokie veiksniai, iškreipiantys mikrobų bendrijas ir jų metabolitus, turi sisteminių pasekmių.

Kas buvo žinoma prieš šią apžvalgą

Iki šiol literatūroje daugiausia dėmesio buvo skiriama aplinkai ir gyvūnų modeliams. Eksperimentai su žinduoliais ir vandens organizmais parodė, kad tokie polimerai kaip PS, PE, PVC ir PET kaupiasi žarnyne, mažina mikrobiotos įvairovę, didina uždegimą ir pablogina kolitą. Buvo pranešta apie mikroplastiko sąlytį sutrumpėjusią gaubtinę žarną, sumažėjusią gleivių sekreciją ir padidėjusią kolorektalinio karcinogenezės riziką. Dėl to atsirado poreikis „žmonėms aktualiai“ sintezei: kokie mikrobų pokyčiai ir funkciniai sutrikimai stebimi žmonėms ir žmonėms skirtuose modeliuose.

Siūlomi mikrobiotos įtakos mechanizmai

• Fizikocheminis dirginimas: didelis savitasis paviršiaus plotas ir dalelių (ypač nanofrakcijų) reaktyvumas gali pažeisti epitelį ir pakeisti bakterijų gyvenamąją nišą.
• Teršalų ir patogenų nešiotojai: mikroplastikas gali adsorbuoti toksinus ir tarnauti kaip „plauktas“ mikrobams, sutrikdydamas ekosistemos pusiausvyrą žarnyno spindyje.
• Sudėties ir metabolizmo pokyčiai: pasikeitus didelių „karkaso“ bendrijų (Firmicutes/Bacteroidetes) santykiui ir sumažėjus trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) gamintojų skaičiui, sumažėja buterato/propionato kiekis ir susilpnėja barjerinės bei imunomoduliacinės funkcijos.
• Dujų metabolitai ir uždegimas: padidėjusi H₂S gamintojų (pvz., Desulfobacterota) dalis yra susijusi su viduriavimu / vidurių užkietėjimu, dirgliosios žarnos sindromu (DŽS) ir uždegimo palaikymu.

Poveikių heterogeniškumas: kodėl svarbu „tipas, dydis, forma ir dozė“

Biologinis poveikis priklauso nuo polimero (PE, PS, PET, PVC, PLA ir kt.), dydžio (mikro- ar nano-), formos (sferulės, pluoštai, fragmentai) ir koncentracijos. Mažesnės dalelės turi didesnę skverbimosi galią ir skirtingą sąveikos su ląstelėmis ir mikrobais kinetiką. Šie parametrai kartu su maisto/vandens matrica lemia disbiozės gylį ir funkcinių sutrikimų sunkumą.

Klinikinė reikšmė ir rizikos hipotezės

Atsižvelgiant į mikrobiotos vaidmenį, MP sukelta disbiozė logiškai siejama su virškinimo trakto patologijomis (uždegimų žarnyno liga, dirgliosios žarnos sindromu, kolitu), medžiagų apykaitos sutrikimais ir sisteminiu uždegimu. Hipotetiniu lygmeniu aptariamas mikroplastiko, kaip ankstyvojo kolorektalinio vėžio augimo aplinkos veiksnio, indėlis per barjerinių defektų, uždegimo ir galimų kofaktorių (adsorbuotų ksenobiotikų) derinį. Norint kiekybiškai įvertinti šiuos ryšius, reikalingos perspektyvios kohortos.

Metodologiniai srities iššūkiai

• Poveikio matavimas: dalelių išskyrimo / identifikavimo žmogaus biologiniuose mėginiuose standartizavimas.
• Mikrobiomo duomenų palyginamumas: sekoskaitos ir analitiniai protokolai (α/β įvairovė, taksonomija, metabolomika) labai skiriasi.
• Tyrimo dizainas: trūksta išilginių ir intervencinių tyrimų su žmonėmis; mažos imtys ir siaura geografija.
• Dozės ir atsako sąryšio vertinimas: saugių ekspozicijos slenksčių poreikis ir dalelių savybių įvertinimas skaičiuojant riziką.

Kodėl reikėjo dabartinės sisteminės apžvalgos

Atsižvelgdami į skirtingus „žmonių“ duomenis, autoriai atliko PRISMA paiešką, kad susintetintų su žmonėmis susijusius rezultatus: taksonominius pokyčius, įvairovės ir medžiagų apykaitos funkcijų (įskaitant trumpąsias riebalų rūgštis) pokyčius ir poveikio priklausomybę nuo dalelių savybių. Šis metodas sudaro rizikos vertinimo ir tolesnio metodų standartizavimo pagrindą.

Ką tiksliai autoriai padarė?

Atlikome sistemingą „Scopus“ ir „PubMed“ duomenų bazių paiešką naudodami PRISMA protokolą ir nustatėme 12 pirminių tyrimų (2021 m. – 2024 m. gegužės mėn.), konkrečiai susijusių su žmonėmis: 5 stebėjimo (su žmonėmis) ir 7 modelinius tyrimus su žmonių mėginiais (modeliuota virškinimo sistema, in vitro). Analizėje buvo pateikti duomenys apie mikrobiotos sudėtį tipo / šeimos / genties lygmenimis, α ir β įvairovę bei metabolizmo kelius (pvz., trumpos grandinės riebalų rūgščių – SCFA gamybą). Tyrimų geografija buvo siaura: daugiausia Kinija, bet taip pat Ispanija, Prancūzija ir Indonezija.

Kokie polimerai ir poveikio parametrai buvo svarstomi?

Mėginyje buvo įprasti polimerai:

• polietilenas (PE), polistirenas (PS), polietileno tereftalatas (PET), polivinilchloridas (PVC), polilaktinė rūgštis (PLA);
• mikroplastiko mišiniai;
• Dalelių dydis, forma ir koncentracija skyrėsi – visos šios savybės turėjo įtakos poveikio stiprumui.

Svarbiausi rezultatai: kas vyksta su mikrobiomu

Bendras vaizdas rodo disbiozę – nepalankų mikrobų bendrijų poslinkį veikiant mikroplastikui. Daugelyje tyrimų, veikiant PET ir mikroplastiko mišiniams, pastebėta:

• Firmicutes, Synergistetes, Desulfobacterota proporcijų padidėjimas, tuo pačiu metu sumažėjus Proteobacteria ir Bacteroidetes kiekiui;
• sumažėjusi bendra įvairovė ir pakitęs Firmicutes/Bacteroidetes santykis, kuris literatūroje siejamas su medžiagų apykaitos sutrikimais;
• taksonų – pagrindinių trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) gamintojų – išeikvojimas, kuris veikia žarnyno barjerinę funkciją ir priešuždegiminį reguliavimą.

Kokie pokyčiai vyksta mikrobiotos metabolizme?

Be sudėties, kenčia ir funkcijos:

• sumažėja SCFA (acetato, propionato, butirato), būtinų kolonocitų mitybai ir tvirtų epitelio jungčių palaikymui, gamyba;
• imuninės moduliacijos ir detoksikacijos keliai yra pasislinkę;
• galimas uždegiminių kaskadų aktyvavimas (įskaitant padidėjusį vandenilio sulfido susidarymą redukuojančioms bakterijoms), kuris yra susijęs su viduriavimu / vidurių užkietėjimu, dirgliosios žarnos sindromu ir uždegiminių žarnyno ligų paūmėjimu.

Galimos klinikinės pasekmės

Nors tiesioginių perspektyvinių tyrimų su žmonėmis vis dar nedaug, bendras signalų modelis aiškiai rodo rizikos profilį:

• Žarnyno ligos: ryšys su disbioze sergant uždegimine žarnyno liga (UŽL), dirgliosios žarnos sindromu (DŽS), kolitu;
• Metabolinis sindromas: maisto ir baltymų disbalansas ir trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) sumažėjimas skatina atsparumą insulinui ir lėtinį žemo laipsnio uždegimą;
• Ankstyvasis kolorektalinis vėžys: autoriai atkreipia dėmesį į hipotezę, kad mikroplastikas yra aplinkos rizikos veiksnys, didinantis uždegimą ir sutrikdantis apsauginį barjerą.

Svarbu suprasti apie „dozę“ ir dalelių savybes

Poveikis priklauso nuo polimero tipo, dydžio, formos ir koncentracijos. Mažesnės dalelės turi didesnį specifinį paviršiaus plotą ir greičiausiai prasiskverbia giliau, taip pat gali pernešti adsorbuotas toksines medžiagas ir patogenus – visa tai sustiprina disbiotinius pokyčius. Kitaip tariant, „kuris mikroplastikas“ ir „kiek“ turi praktinių pasekmių rizikai.

Peržiūros apribojimai

Autoriai atkreipia dėmesį į keletą apribojimų:

• Tiesioginių klinikinių duomenų trūkumas: in vitro modelių dominavimas riboja ekstrapoliaciją į realų gyvenimą.
• Metodų heterogeniškumas: skirtingi mikroplastiko išskyrimo / identifikavimo ir mikrobiotos sekoskaitos protokolai painioja metaanalizę.
• Siaura geografija ir pavyzdžiai: dauguma darbų yra iš kelių šalių ir yra nedidelės apimties.

Ką tai reiškia politikai ir praktikai?

1. Reikalingi standartai: vienodi protokolai mikroplastiko matavimui žmonių mėginiuose ir mikrobiomo profiliavimui;
2. Dozės ir atsako sąveikos vertinimas: saugių ekspozicijos lygių ir slenkstinių efektų nustatymas;
3. Prevencija aplinkosaugos lygmeniu: mažinti mikroplastiko šaltinius (pakuotes, sintetinius pluoštus, abrazyvus), didinti geriamojo vandens filtravimą ir kontroliuoti pramonines išmetamąsias dujas;
4. Pažeidžiamų grupių stebėjimas: vaikų, nėščiųjų, pacientų, sergančių uždegimine žarnyno liga/diržinės žarnos sindromu ir medžiagų apykaitos sutrikimais.

Ką galite padaryti dabar (protingi žingsniai kontaktui sumažinti)

• Geriamasis vanduo: jei įmanoma, naudokite aukštos kokybės filtrus; nešildykite vandens plastikiniuose induose.
• Maistas ir maisto gaminimas: Jei įmanoma, maistui laikyti ir šildyti naudokite stiklinius / metalinius indus; venkite subraižytų plastikinių indų.
• Tekstilė ir skalbiniai: sumažinkite mikropluošto kiekį sintetikoje (pilni skalbiniai, švelnūs ciklai, filtrai).
• Namų ūkio įpročiai: vėdinimas / šlapias valymas sumažina ore esančių mikroplastikų kiekį patalpose.

Išvada

Sisteminė apžvalga suformuoja bendrą sutarimą: mikroplastikas yra tikėtinas aplinkos veiksnys, sukeliantis žmonių disbiozę, sutrikdantis tiek mikrobiotos sudėtį, tiek funkciją (įskaitant trumpųjų grandinės riebalų rūgščių sumažėjimą), mechaniškai susiejantis sąlytį su žarnyno ir sisteminiu uždegimu, metaboliniu sindromu ir galima vėžio rizika. Mokslo bendruomenei dabar reikia standartų, klinikinių kohortų ir perspektyvinių tyrimų, kad būtų galima apibrėžti saugius lygius ir taikyti apsaugos priemones. Kasdienio gyvenimo ir politikos lygmeniu jau prasminga veikti vadovaujantis atsargumo principu.

Šaltinis: Sisteminė apžvalga žurnale „BMC Gastroenterology“, 2025 m. rugpjūčio 13 d. („Mikroplastikų poveikis žmogaus žarnyno mikrobiomui: sisteminė mikrobų sudėties, įvairovės ir medžiagų apykaitos sutrikimų apžvalga“). DOI: https://doi.org/10.1186/s12876-025-04140-2