Eerste bevindingen van 2 projecten: EXPLAIN – Effect of eXposure of environmental weathered microPLAstIcs on luNg epithelial cells (TNO-Ingeborg Kooter), PLASTICS – Potential Local And Systemic effects of microplasTICS upon ingestion (TNO-Evita van de Steeg)

Door veelvuldig gebruik van plastic sinds de jaren 50 van de vorige eeuw zijn plastic afbraakproducten en hele kleine plastic deeltjes (microplastics) wereldwijd steeds meer aanwezig als verontreinigende stoffen in ons milieu. Mensen worden blootgesteld aan deze plastic deeltjes in onze omgeving via de lucht die we inademen en het voedsel en water dat we eten en drinken. We weten echter niet goed in welke mate deze deeltjes ons lichaam binnen komen en zo ja, wat het effect dan is van deze deeltjes is op ons lichaam (Figuur 1). Om dit te onderzoeken heeft TNO de blootstelling aan een set van verschillende soorten microplastics onderzocht in laboratorium modellen voor onze longen en darmen, zogenaamde in vitro modellen.

Long

Het uitgangsmateriaal in het onderzoek was een set van 15 verschillende soorten microplastics, o.a. autobanden materiaal, polyethyleen (HDPE), oceaan plastic, nylon vezels, polystyreen (PS) en polyester terephtalaat (PET) (zie Figuur 2). De grootte van de deeltjes varieerde tussen de 0,05/0,1/1/10 μm voor commercieel verkregen polystyreen tot aan ongeveer 100 m voor vermalen uitgangsmateriaal van autobanden en oceaan plastic. In de testen met een geavanceerd in vitro luchtwegmodel worden zeer beperkt effecten gevonden. Slechts 3 geteste microplastics (polystyreen, HDPE, nylon vezels) laten een zeer kleine verstoring aan het model zien (o.a. membraanintegriteit en een lichte verhoging van een pro-inflammatoire response) , er is echter geen algehele cytotoxische reactie waar te nemen in het luchtwegmodel. Verder onderzoek met fluorescent gelabeld microplastic (type polystyreen) laat zien dat er 48 uur na blootstelling 8% van de aangeboden, zeer hoge, dosis (1mg/ml) over de luchtweg epitheellaag getransporteerd kan worden. Dit is zichtbaar gemaakt middels confocale microscopie (Figuur 3).

Darm

In de darmtesten is gewerkt met een geavanceerde darmmodellen waarmee tussen de 4 en 24 uur blootgesteld kan worden (Figuur 4). De studies laten zien dat polystyreen deeltjes van 0,5, 1, and 10 μm in staat zijn over het darmepitheel getransporteerd te worden, waarbij met name de grootste deeltjes doorgelaten worden. Dit proces vindt al binnen 5 uur na blootstelling plaats (Figuur 5 en 6). Dit gaat tevens gepaard met verstoring van de membraanintegriteit.

Vervolgstappen

Om te kunnen bepalen of en hoe groot eventuele risico’s zijn van blootstelling aan microplastics voor de mens moeten nog vele vragen beantwoord worden: Wat zijn de belangrijkste blootstelling routes? Hoe kunnen we de microplastics goed meten? Wat is het effect van deze microplastics en wat is hierbij de rol van hun grootte, vorm , polymeer type en additieven? etc. De vervolgstappen in het TNO onderzoek naar opname en effecten van microplastics op long en darm epitheelcelmodellen zullen daarmee bestaan uit:

  1. Herhaling van de huidige bevindingen met verschillende doseringen om een dosis-effect relatie vast te stellen.
  2. Specifiek onderzoek naar welke eigenschap van een deeltje (vorm, grootte en/of chemische eigenschappen) de grootste invloed heeft op de passage van deeltjes over het epitheel.
  3. Specifiek onderzoek naar welke eigenschap van een deeltje (vorm, grootte en/of chemische eigenschappen) de grootste invloed heeft op de biologische response van het epitheel.
  4. Bevestiging van de huidige resultaten in aanvullende in vitro modellen voor long- en darmweefsel als ook in vivo onderzoek.
  5. Het maken van specifiek gelabelde microplastic deeltjes die het mogelijk maken de opname van microplastics in de mens te bestuderen middels unieke TNO faciliteiten normaal ingezet voor farmaceutisch onderzoek.
resultaten microplastics Kooter
Figuur 1: Blootstelling en effecten van microplastics voor de mens
resultaten microplastics kooter
Figuur 2: Scanning Electron Microscopy (SEM) beelden van een selectie van de gebruikte microplastics
Resultaten microplastics
Figuur 3: Confocale microscopie van luchtwegmodel MucilAir. MucilAir model is blootgesteld aan blanco controle (Links) of fluorescent gelabeld polystyreen bolletjes van 0,05 μm (rechts) gedurende 96 uur waarna cryosecties zijn gemaakt en bewerkt om cel structuren zichtbaar te maken. Donker blauw: cel kernen; rood: cytoskelet; licht blauw: cilia; groen: microplastics
resultaten microplatics kooter
Figuur 4: Experimentele opstelling voor het darmepitheel onderzoek
Resultaten microplastic kooter
Figuur 5 Darm weefsel (aangekleurd) op 10x vergroting. Weefsel is 5 uur blootgesteld aan 10 m polystyreen microplastic.
Resultaten microplastics kooter
Figuur 6: Z-stack van darm weefsel (aangekleurd) die laat zien dat de plastic particles op dezelfde Zpositie zitten als de cellen. Weefsel is 5 uur blootgesteld aan 1 m polystyreen microplastic.

Vooruitgang vraagt om onderzoek en ontwikkeling. ZonMw financiert gezondheidsonderzoek én stimuleert het gebruik van de ontwikkelde kennis – om daarmee de zorg en gezondheid te verbeteren.

ZonMw heeft als hoofdopdrachtgevers het ministerie van VWS en NWO.

Voor meer informatie over het programma Microplastics & Health kunt u contact opnemen via e-mail microplasticshealth@zonmw.nl of de programmapagina bezoeken.

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: Onderkant website