Dank seiner Flexibilität, Haltbarkeit und Erschwinglichkeit hat Kunststoff in fast jeden Aspekt unseres Lebens Einzug gehalten.
Wenn Plastik zerfällt, entstehen Mikro- und Nanoplastikpartikel (MNPs), die Wildtieren, der Umwelt und uns selbst schaden können. MNPs wurden im Blut, in der Lunge und in der Plazenta gefunden, und wir wissen, dass sie durch die Nahrung und Flüssigkeiten, die wir zu uns nehmen, in unseren Körper gelangen können.
Eine neue Studie eines Forscherteams aus Österreich, den USA, Ungarn und den Niederlanden ergab, dass MNP mehrere Stunden nach dem Verzehr das Gehirn erreichen können, möglicherweise dank der Art und Weise, wie andere Chemikalien an ihrer Oberfläche haften.
Nicht nur die Geschwindigkeit ist besorgniserregend, sondern die bloße Möglichkeit, dass winzige Polymere in unser Nervensystem gelangen, wirft ernsthafte Bedenken auf.
„Im Gehirn können Plastikpartikel das Risiko von Entzündungen, neurologischen Störungen oder sogar neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson erhöhen“, sagt der Mitautor der Studie, Pathologe Lucas Köner von der Medizinischen Universität Wien in Österreich.
In der Studie wurden kleine Fragmente von MNPs, die Mäusen oral verabreicht wurden, in nur zwei Stunden in ihren Gehirnen gefunden. Aber wie überwinden MNPs die Blut-Hirn-Schranke, die das Gehirn schützen soll?
Als System aus Blutgefäßen und dicht gepackten Oberflächengeweben trägt die Blut-Hirn-Schranke dazu bei, unser Gehirn vor potenziellen Bedrohungen zu schützen, indem sie den Durchgang von Toxinen und anderen unerwünschten Substanzen blockiert und gleichzeitig nützlichere Substanzen passieren lässt. Es liegt nahe, dass Plastikpartikel als ein Material angesehen werden, das von empfindlichem Gehirngewebe wirklich ferngehalten werden sollte.
„Anhand von Computermodellen haben wir herausgefunden, dass eine bestimmte Oberflächenstruktur (eine biomolekulare Korona) entscheidend für die Passage von Plastikpartikeln ins Gehirn ist“, erklärt Oldamur Holochki, Nanoplastik-Chemiker an der Universität Debrecen in Ungarn.
Um zu testen, ob die Partikel tatsächlich ins Gehirn gelangen können, wurden Polystyrol-MNPs (ein gängiger Kunststoff, der in Lebensmittelverpackungen verwendet wird) in drei Größen (9.5, 1.14 und 0.293 Mikrometer) mit fluoreszierenden Markern markiert und vor der Fütterung in einer Verdauungsflüssigkeit ähnlichen Mischung vorbehandelt zu Mäusen.
„Zu unserer Überraschung fanden wir im Gehirngewebe von Mäusen, die MNPs ausgesetzt waren, nach nur zwei Stunden spezifische grüne Fluoreszenzsignale im Nanometerbereich“, schreiben die Forscher in ihrer veröffentlichten Arbeit.
„Nur Partikel mit einer Größe von 0.293 Mikrometer konnten vom Magen-Darm-Trakt aufgenommen werden und die Blut-Hirn-Schranke durchdringen.“
Die Art und Weise, wie diese kleinen, beschichteten Kunststoffe die Zellbarrieren im Körper überwinden, ist komplex und hängt von Faktoren wie Partikelgröße, Ladung und Zelltyp ab, schreibt vesti.bg.
Kleinere Kunststoffpartikel haben ein größeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, wodurch sie reaktiver und potenziell gefährlicher sind als größere Mikroplastikpartikel. Es wird angenommen, dass diese Reaktivität es den winzigen Plastikstücken ermöglicht, andere Moleküle um sich herum zu sammeln und sie mit molekularen Kräften fest zu umarmen, um einen dauerhaften Mantel namens Korona zu bilden.
Die Forscher erstellten ein Computermodell der Blut-Hirn-Schranke aus einer doppelten Lipidmembran, die aus einem im menschlichen Körper vorkommenden Phospholipid besteht, um zu untersuchen, wie Partikel eine so wichtige neurologische Barriere passieren können.
Vier verschiedene Kunststoffmodelle wurden verwendet, um die Rolle der Kunststoffpartikelkorona zu untersuchen. Die Simulationen zeigten, dass Partikel mit einer Proteinkorona die Barriere nicht durchdringen können. Diejenigen mit Cholesterinkorona können jedoch passieren, auch wenn sie nicht tiefer in das Gehirngewebe eindringen können.
Die Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, dass der Kunststoff mit dem richtigen molekularen Cocktail durch die Membran und in das Gehirngewebe transportiert wird. Die Kenntnis der zugrunde liegenden Mechanismen ist ein wichtiger erster Schritt bei der Bewältigung ihrer schädlichen Auswirkungen.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Ergebnisse auf Mäusen und Computersimulationen basieren, sodass unklar ist, ob das gleiche Verhalten beim Menschen auftritt. Unklar ist auch, wie viele Plastikpartikel nötig sind, um Schaden anzurichten. Das Wissen, dass beschichtete Kunststoffpartikel in so kurzer Zeit die Blut-Hirn-Schranke durchbrechen können, bringt die Forschung auf diesem Gebiet jedoch voran, so die Autoren.
„Um den potenziellen Schaden von Mikro- und Nanoplastikpartikeln für Mensch und Umwelt zu minimieren, ist es entscheidend, die Exposition zu begrenzen und ihre Verwendung einzuschränken, während weitere Forschungen zu den Auswirkungen von MNPs durchgeführt werden“, sagt Kenner.
Foto von Polina Tankilevitch:
