Rosnąca obecność mikroplastików w naszej żywności i wodzie wzbudziła poważne obawy co do ich wpływu na zdrowie ludzkie. Te maleńkie cząsteczki plastiku mogą przenosić szkodliwe chemikalia, co czyni je czymś więcej niż tylko nieszkodliwymi śmieciami. W nowo opublikowanym badaniu badacze chcieli zrozumieć, w jaki sposób mikroplastik polistyrenowy i benzo[a]piren – toksyczna substancja chemiczna występująca w środowisku – wpływa na zdrowie nerek, gdy wchodzi w interakcję z układem trawiennym.
Dr Hailong Zhou i jego zespół z Uniwersytetu Hainan i Uniwersytetu Medycznego Shanxi wykazali, że to szkodliwe połączenie może prowadzić do szczególnego rodzaju uszkodzenia komórek w nerkach. Ten rodzaj śmierci komórek nazywany jest ferroptozą i jest procesem, w którym komórki umierają z powodu przeciążenia niektórymi tłuszczami i żelazem, które stają się toksyczne. Ferroptoza różni się od innych rodzajów śmierci komórek, takich jak apoptoza czy martwica, ponieważ jest napędzana w szczególności przez uszkodzenie żelaza i tłuszczu. Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie Communications Biology.
Zespół dr Zhouanda odkrył, że zarówno mikroplastik polistyrenowy, jak i benzo[a]piren był spożywany razem, uszkodzenie tkanek nerek było znacznie poważniejsze niż w przypadku spożycia któregokolwiek z nich osobno. Razem zakłóciły sposób, w jaki nerki radzą sobie z tłuszczami i żelazem, powodując rozkład większej ilości tłuszczów i gromadzenie się większej ilości żelaza w komórkach. Wywołało to reakcję łańcuchową, która doprowadziła do stresu oksydacyjnego – szkodliwego stanu, w którym niestabilne cząsteczki zwane wolnymi rodnikami gromadzą się i uszkadzają komórki. Wolne rodniki to cząsteczki, które mogą reagować i uszkadzać ważne części komórek, takie jak DNA i błony komórkowe. Rezultatem była ferroptoza, która uszkadzała zdolność nerek do prawidłowego funkcjonowania.
Kluczowym odkryciem była rola jelit w tym szkodliwym procesie. Łączne narażenie na mikroplastik i benzo[a]piren uszkadza błonę śluzową jelita, osłabia białka, które normalnie utrzymują szczelne komórki jelitowe i zaburza równowagę pożytecznych i szkodliwych bakterii w układzie trawiennym. Doprowadziło to do tak zwanego „nieszczelnego jelita” – stanu, w którym ściana jelita staje się bardziej porowata i umożliwia przedostawanie się substancji, przez które normalnie by nie przeszło. Szkodliwe związki, takie jak kwas arachidonowy – rodzaj tłuszczu biorącego udział w stanach zapalnych, który może pogorszyć uszkodzenie tkanek – mogą przedostać się z jelit do krwioobiegu. Dostając się do krwi, substancje te przedostawały się do nerek, gdzie powodowały dalsze uszkodzenia. Jak wyjaśnił dr Zhouand: „Poważne uszkodzenie bariery jelitowej powoduje ścieńczenie ściany jelita, co prowadzi do wzrostu ilości metabolitów jelitowych, czyli małych cząsteczek powstających podczas trawienia, które przedostają się do nerek przez to, co naukowcy nazywają osią jelita-nerki”. Oś jelitowo-nerkowa stanowi łącze komunikacyjne między jelitami a nerkami, gdzie problemy jelitowe mogą wpływać na czynność nerek.
Gdy substancje te dotarły do nerek, aktywowały pewne procesy biologiczne. Stwierdzono, że dwa kluczowe białka – długołańcuchowa ligaza koenzymu A 4 kwasu tłuszczowego i acylotransferaza lizofosfatydylocholiny 3 – są bardziej aktywne. Białka te pomagają organizmowi rozkładać i przechowywać tłuszcze, odgrywając rolę w zarządzaniu energią i utrzymaniu struktury błony komórkowej. Kiedy stały się zbyt aktywne, doprowadziło to do niezdrowego gromadzenia się produktów ubocznych związanych z tłuszczami, co spowodowało śmierć komórek. „Odkryliśmy, że ekspresja białek długołańcuchowych ligazy 4 koenzymu A i acylotransferazy lizofosfatydylocholiny 3 była znacznie zwiększona, co oznacza, że organizm wytwarzał ich więcej niż zwykle… co wskazuje, że wchłanianie mikroplastików polistyrenowych i benzo[a]piren rzeczywiście prowadzi do ferroptozy nerek” – wyjaśnił dr Zhouand. Termin „nerki” odnosi się do nerek.
To, co czyni te ustalenia szczególnie niepokojącymi, to ilość mikroplastików i benzo[a]piren zastosowany w badaniu był podobny do tego, na co ludzie mogą być narażeni w miarę upływu czasu, pijąc wodę i jedząc żywność skażoną tworzywami sztucznymi i substancjami zanieczyszczającymi. Oznacza to, że zagrożenia zidentyfikowane w badaniu mogą realistycznie odnosić się do życia codziennego, co powoduje pilną potrzebę zrozumienia i ograniczenia skażenia mikroplastikiem.
Na koniec badanie zwraca uwagę na nowo rozpoznane ryzyko: uszkodzenie układu trawiennego spowodowane mikroplastikiem i zanieczyszczeniami może pośrednio uszkodzić nerki. Ten łańcuch zdarzeń, znany jako oś jelitowo-nerkowa, odnosi się do ścisłego związku między zdrowiem jelit a zdrowiem nerek, pokazując, jak problemy w jednym narządzie mogą prowadzić do problemów w innym. Jak zauważył dr Zhouand: „To badanie podkreśla łączną toksyczność mikroplastików polistyrenowych i benzo[a]piren u ssaków i odkrywa specyficzne ścieżki i mechanizmy, dzięki którym egzogenne zanieczyszczenia, czyli substancje pochodzące spoza organizmu, uszkadzają oś jelitowo-nerkową u zwierząt”.
Odniesienie do czasopisma
Zhang Y., Men J., Yin K., Zhang Y., Yang J., Li X., Wang X., Diao X., Zhou H. „Aktywacja metabolitu jelitowego ACSL4/LPCAT3 przez mikroplastiki w wodzie pitnej pośredniczy w ferroptozie poprzez oś jelitowo-nerkową.” Biologia komunikacji, 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-025-07641-8
O autorze
Doktor Hailong Zhou jest wybitnym naukowcem biomedycznym pracującym na Uniwersytecie Hainan, gdzie jest czołową postacią w badaniach dotyczących zdrowia i środowiska. Prowadząc badania obejmujące toksykologię, biologię komórkową i zanieczyszczenia środowiska, dr Zhou wniosła znaczący wkład w zrozumienie, w jaki sposób zanieczyszczenia zewnętrzne, takie jak mikroplastiki i zanieczyszczenia chemiczne, wpływają na narządy wewnętrzne, zwłaszcza nerki i układ żołądkowo-jelitowy. Znany jest ze swojej pracy nad osią jelitowo-nerkową – złożonym szlakiem biologicznym łączącym zdrowie układu trawiennego z pracą nerek. Interdyscyplinarne podejście dr Zhou łączy nauki molekularne ze znaczeniem dla zdrowia publicznego, mając na celu odkrycie mechanizmów stojących za chorobami wywołanymi zanieczyszczeniami. Prowadził i współpracował przy licznych recenzowanych badaniach i jest szanowany za swoją umiejętność przekładania spostrzeżeń laboratoryjnych na rzeczywiste implikacje dla zdrowia. Poprzez swoje kierownictwo badawcze i opiekę akademicką dr Zhou w dalszym ciągu wywiera wpływ na rozwijającą się dziedzinę nauk o zdrowiu środowiskowym.
