Studie: Verursacht Mikroplastik Verhaltensänderungen durch das Eindringen in alle Körpersysteme?

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Medizin Doc Redaktion, aktualisiert am 30. August 2023, Lesezeit: 8 Minuten

Wie gefährlich ist Mikroplastik?

Mikroplastik ist einer der am weitesten verbreiteten Schadstoffe auf der Erde und gelangt weltweit in die Luft, in Wassersysteme und in Nahrungsketten.

Während das Vorkommen von Mikroplastik in der Umwelt und seine negativen Auswirkungen auf Meeresorganismen bekannt sind, haben sich nur wenige Studien mit den möglichen gesundheitlichen Auswirkungen auf Säugetiere beschäftigt.

  • Dies war der Anlass für die Studie von Jaime Ross, Professorin an der Universität von Rhode Island. Die Forschungsergebnisse wurden im International Journal of Aquatic Life veröffentlicht.

Wo lagert sich Mikroplastik im Körper ab?

Die Forscherinnen und Forscher untersuchten die Auswirkungen auf das Neuroverhalten und die Entzündungsreaktion auf Mikroplastik sowie die Anreicherung von Mikroplastik in Geweben, einschließlich des Gehirns.

Sie stellten fest, dass das Eindringen von Mikroplastik in den Körper ebenso verbreitet ist wie in die Umwelt und zu Verhaltensänderungen führt, insbesondere bei älteren Studienteilnehmern.

Aktuelle Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass Mikroplastik in der Umwelt transportiert wird und sich im menschlichen Gewebe anreichern kann.

Die Forschung zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Mikroplastik, insbesondere bei Säugetieren, sei laut Ross vom Ryan Institute for Neuroscience und dem College of Pharmacy jedoch noch sehr begrenzt. Dies veranlasste die Wissenschaftler, die biologischen und kognitiven Folgen der Exposition gegenüber Mikroplastik zu untersuchen.

Die Forschenden setzten junge und alte Mäuse über einen Zeitraum von drei Wochen unterschiedlichen Mengen von Mikroplastik im Trinkwasser aus.

Dabei stellten sie fest, dass die Exposition gegenüber Mikroplastik sowohl zu Verhaltensänderungen als auch zu Veränderungen von Immunmarkern in Leber– und Hirngewebe führt.

Die untersuchten Tiere begannen, sich seltsam zu bewegen und verhielten sich ähnlich wie Menschen, die an Demenz leiden. Bei älteren Tieren waren die Auswirkungen (Befunde) noch ausgeprägter.

  • Für die Forschenden waren diese Resultate überraschend. Nach Angaben der Forscher handelte es sich nicht um hohe Dosen von Mikroplastik, aber in sehr kurzer Zeit konnten diese Veränderungen beobachtet werden.

Niemand versteht wirklich den Lebenszyklus dieses Mikroplastiks im Körper, deshalb wollen die Wissenschaftler unter anderem der Frage nachgehen, was passiert, wenn man älter wird.

Ist man mit zunehmendem Alter anfälliger für systemische Entzündungen durch dieses Mikroplastik? Kann der Körper es einfach so wieder loswerden?

Um die physiologischen Systeme zu verstehen, die möglicherweise zu diesen Verhaltensänderungen beitragen, untersuchte das Team um Ross die Verteilung der Mikroplastikbelastung im Körper und sezierte verschiedene wichtige Gewebsbereiche wie Gehirn, Leber, Niere, Magen-Darm-Trakt, Herz, Milz und Lunge.

Die Forscher stellten fest, dass sich die Partikel in allen Organen, einschließlich des Gehirns, sowie in den Körperausscheidungen angesammelt hatten.

Da das Mikroplastik in dieser Studie oral über das Trinkwasser aufgenommen wurde, war der Nachweis in Geweben wie dem Magen-Darm-Trakt, einem wichtigen Teil des Verdauungssystems, oder in Leber und Nieren immer wahrscheinlich, so Ross.

  • Der Nachweis von Mikroplastik in Geweben wie Herz und Lunge deutet jedoch darauf hin, dass Mikroplastik über den Verdauungstrakt hinaus in den Blutkreislauf gelangt.

Die Blut-Hirn-Schranke gilt als sehr schwer zu überwinden. Sie ist ein Schutzmechanismus gegen Viren und Bakterien, und doch konnten diese Partikel sie passieren. Sie fanden sich sogar tief im Hirngewebe.

Diese Infiltration des Gehirns kann auch zu einer Abnahme des glialen fibrillären Säureproteins (GFAP) führen, einem Protein, das viele zelluläre Prozesse im Gehirn unterstützt, wie die Ergebnisse zeigen.

Den Wissenschaftlern zufolge wurde eine Abnahme des GFAP mit frühen Stadien einiger neurodegenerativer Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Mausmodelle der Alzheimer-Krankheit und Depressionen.

  • Die Forscherinnen und Forscher waren sehr überrascht, dass Mikroplastik eine veränderte GFAP-Signalgebung auslösen kann.

Mikroplastik in menschlichem Herzgewebe

In einer Pilotstudie mit Menschen, die sich einer Herzoperation unterzogen haben, berichten Forscherinnen und Forscher in der ACS-Zeitschrift Environmental Science & Technology, dass sie Mikroplastik in vielen Herzgeweben gefunden haben.

  • Sie berichten auch, dass es Hinweise darauf gibt, dass Mikroplastik unbeabsichtigt während der Operation eingebracht wurde.

Bei Mikroplastik handelt es sich um Kunststofffragmente, die weniger als 5 Millimeter groß sind – etwa so groß wie ein Radiergummi. Die Forschung hat gezeigt, dass sie über Mund, Nase und andere Körperhöhlen, die mit der Außenwelt in Verbindung stehen, in den menschlichen Körper gelangen können.

Viele Organe und Gewebe sind jedoch vollständig vom menschlichen Körper umschlossen, und den Wissenschaftlern fehlen Informationen über ihre mögliche Exposition gegenüber Mikroplastik und deren Auswirkungen. Kun Hua, Xiubin Yang und ihre Kollegen wollten daher untersuchen, ob diese Partikel durch direkte und indirekte Exposition in das Herz-Kreislauf-System des Menschen gelangen.

  • In einem Pilotversuch sammelten die Forscher Herzgewebeproben von 15 Personen, die sich einer Herzoperation unterzogen hatten, sowie Blutproben vor und nach der Operation von der Hälfte der Teilnehmer.
  • Anschließend analysierte das Team die Proben mittels Laser-Direkt-Infrarot-Bildgebung und identifizierte Partikel in einer Größe von 20 bis 500 Mikrometern aus acht Kunststoffarten, darunter Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid und Poly(methylmethacrylat).

Mit dieser Technik konnten in den meisten Gewebeproben Dutzende bis Tausende einzelner Mikroplastikpartikel nachgewiesen werden, wobei die Mengen und Materialien von Teilnehmer zu Teilnehmer variierten.

Alle Blutproben enthielten ebenfalls Plastikpartikel, aber ihre durchschnittliche Größe nahm nach der Operation ab und die Partikel stammten aus mehr verschiedenen Kunststoffarten.

Obwohl die Studie nur eine kleine Anzahl von Teilnehmern umfasste, haben die Forscher nach eigenen Angaben vorläufige Beweise dafür erbracht, dass sich verschiedene Mikroplastikpartikel im Herzen und seinen innersten Geweben ansammeln und dort verbleiben können.

Die Forschungsergebnisse zeigen auch, dass invasive medizinische Eingriffe ein bisher vernachlässigter Expositionsweg für Mikroplastik sind, da sie direkten Zugang zum Blutkreislauf und zu inneren Geweben bieten.

  • Weitere Studien sind notwendig, um die Auswirkungen von Mikroplastik auf das Herz-Kreislauf-System des Menschen und die Prognose nach einer Herzoperation vollständig zu verstehen, so die Autoren der Studie.

Wie hoch ist die lebenslange Belastung durch Mikroplastik?

Jeden Tag sind Menschen über Lebensmittel, Wasser, Getränke und die Luft Mikroplastik ausgesetzt. Es ist jedoch unklar, wie viele dieser Partikel sich im menschlichen Körper anreichern und ob sie ein Gesundheitsrisiko darstellen.

Wissenschaftler, die in der Fachzeitschrift ACS Environmental Science & Technology berichten, haben ein Modell für die lebenslange Exposition gegenüber Mikroplastik entwickelt, das die unterschiedlichen Mengen aus verschiedenen Quellen und in verschiedenen Bevölkerungsgruppen berücksichtigt.

  • Das Modell weist auf eine geringere durchschnittliche Masse der Mikroplastikakkumulation hin als frühere Schätzungen.

Mikroplastik, winzige Kunststoffpartikel mit einer Größe von 1 µm bis 5 mm (etwa so breit wie ein Radiergummi), wird aus einer Vielzahl von Quellen wie Wasserflaschen, Salz und Meeresfrüchten aufgenommen. Ihr Verbleib und Transport im menschlichen Körper ist weitgehend unbekannt, obwohl die Partikel im menschlichen Stuhl nachgewiesen wurden.

Mikroplastik könnte nicht nur Gewebeschäden und Entzündungen verursachen, sondern auch eine Quelle für krebserregende und andere schädliche Verbindungen sein, die aus dem Kunststoff in den Körper gelangen.

  • Frühere wissenschaftliche Studien haben versucht, die Exposition des Menschen gegenüber den Partikeln und den daraus freigesetzten Chemikalien abzuschätzen.

Diese Studien sind jedoch nur begrenzt aussagekräftig, unter anderem aufgrund von Diskrepanzen in den verwendeten Datenbanken, der Nichtberücksichtigung des gesamten Größenbereichs von Mikroplastik und der Verwendung durchschnittlicher Expositionsraten, die nicht die globale Aufnahme widerspiegeln.

Nur Hazimah Mohamed Nor, Albert Koelmans und Kollegen wollten ein umfassendes Modell entwickeln, um die lebenslange Exposition von Erwachsenen und Kindern gegenüber Mikroplastik und verwandten Chemikalien abzuschätzen.

Für ihr Modell identifizierten die Forscher 134 Studien, die über Mikroplastikkonzentrationen in Fischen, Weichtieren, Schalentieren, Leitungswasser, Flaschenwasser, Bier, Milch, Salz und Luft berichteten. Sie korrigierten die Daten, um einen genauen Vergleich zwischen den verschiedenen Studien zu ermöglichen.

  • Anschließend verwendete das Team Daten zum Lebensmittelkonsum in verschiedenen Ländern und Altersgruppen, um die Bandbreite der Aufnahme von Mikroplastik abzuschätzen.

Diese Informationen wurden zusammen mit den Raten der Aufnahme von Mikroplastik aus dem Magen-Darm-Trakt und der Ausscheidung über die Leber verwendet, um die Verteilung von Mikroplastik im Darm und im Gewebe abzuschätzen.

Das Modell sagte voraus, dass Kinder bis zum Alter von 18 Jahren durchschnittlich 8.300 Mikroplastikpartikel (6,4 ng) in ihrem Gewebe ansammeln könnten, während Erwachsene bis zum Alter von 70 Jahren durchschnittlich 50.100 Mikroplastikpartikel (40,7 ng) ansammeln könnten.

Die geschätzten Mengen von vier Chemikalien, die aus den Kunststoffen ausgewaschen werden, sind im Vergleich zur Gesamtaufnahme dieser Verbindungen durch den Menschen gering, so die Forscher.

  • Diese Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass frühere Studien die Exposition gegenüber Mikroplastik und mögliche Gesundheitsrisiken möglicherweise überschätzt haben. Es sei jedoch wichtig, den Beitrag anderer Lebensmittelarten zur Aufnahme und Anreicherung zu bewerten, so die Forschenden.

Quellen

  • MedizinDoc mit Material von NIH (US), NHS (UK), American Chemical Society
  • Lauren Gaspar et al, Acute Exposure to Microplastics Induced Changes in Behavior and Inflammation in Young and Old Mice, International Journal of Molecular Sciences (2023). DOI: 10.3390/ijms241512308
  • Yunxiao Yang et al, Detection of Various Microplastics in Patients Undergoing Cardiac Surgery, Environmental Science & Technology (2023). DOI: 10.1021/acs.est.2c07179
  • Nur Hazimah Mohamed Nor et al. Lifetime Accumulation of Microplastic in Children and Adults, Environmental Science & Technology (2021). DOI: 10.1021/acs.est.0c07384

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