Potential Local And Systemic effects of microplasTICS upon ingestion (acronym: PLASTICS) - E. van de Steeg

In dit project wilden we het potentiële gevaar bepalen van het consumeren van kleine plastic deeltjes van verschillende vorm, grootte en samenstelling, door de potentiële lokale toxiciteit en systemische blootstelling van deze kleine plastic deeltjes te bestuderen door de darmopname en transport te bepalen. We gebruikten een diverse reeks commerciële en in het milieu voorkomende microdeeltjes en stelden menselijk en varkens darmweefsel aan deze microdeeltjes bloot gedurende respectievelijk 4-5 in het InTESTine-platform en 24 uur in het InTESTine-on-a-chip-platform. Varkensweefsel werd gebruikt als een fysiologisch relevant alternatief voor menselijk maagdarmweefsel; meer informatie over deze InTESTine-platforms is te vinden op de website van TNO.

Aandachtspunten van dit project betroffen:

1. Cellulaire accumulatie en / of darmbarrièrepassage van de verschillende microplastische deeltjes, en
2. De mogelijke toxische effecten van microplastics zoals levensvatbaarheid van het weefsel, cytotoxiciteit en ontstekingsreacties

De belangrijkste resultaten met betrekking tot menselijk darmweefsel dat gedurende een relatief korte periode (4 uur) is blootgesteld, zijn onder meer:

• Verminderde weefselfunctionaliteit van menselijk colonweefsel bij blootstelling aan polystyreenmicrodeeltjes met een grootte van 1 of 10 μm en bij blootstelling aan HDPE (<80 μm).
• Levensvatbaarheid van het weefsel, de integriteit van de weefselbarrière of de afgifte van pro-inflammatoire cytokine IL-8 werden niet beïnvloed.

De belangrijkste uitkomsten met betrekking tot 3 verschillende regio's in het darmweefsel van varkens (achtereenvolgens jejunum, ileum en colonregio) betreffen:

• Een relatief korte blootstelling van 5 uur verhoogde LDH-afgifte in alle drie de regio's voor polystyreendeeltjes van 0,05, 1 en 10 μm.
• Zowel het niet-fluorescerende als het fluorescerende gelabelde deeltje van 10 μm verminderde de barrière-integriteit van het darmweefsel, wat blijkt uit een verhoogde FD4-permeabiliteit in ileum- en colonweefsel bij blootstelling aan het niet-fluorescerende 10 μm-microdeeltje en aangetoond door de aanwezigheid van het fluorescerende Microdeeltjes van 10 μm in het basolaterale compartiment van alle drie de darmregio's.
• Confocale microscopie bevestigde de aanwezigheid van fluorescent gelabelde polystyreendeeltjes in jejunum-, ileum- en colonweefsel. Er werd aangetoond dat de microdeeltjes zich in dezelfde Z-stapelpositie bevonden als de cellen, wat aangeeft dat de deeltjes zich naast of zelfs in de cellen kunnen bevinden. Verder onderzoek is nodig om deze bevinding te verifiëren/bevestigen.

De belangrijkste resultaten met betrekking tot het gedurende 24 uur blootgestelde varkensdarmweefsel zijn:

• Doorlaatbaarheid van het 10 μm fluorescerende polystyreendeeltje van apicaal tot basolateraal, zonder de weefselfunctionaliteit of levensvatbaarheid aan te tasten.
• Blootstelling aan een nylonvezel, het supernatant ervan, maar niet een oligomeerfractie geëxtraheerd uit nylonpellets, veroorzaakte de afgifte van pro-inflammatoire cytokine IL-6, maar de absolute hoeveelheden waren laag en moeten met zorg worden geïnterpreteerd.

Concluderend hebben we in dit project aangetoond dat polystyreenmicrodeeltjes van verschillende grootte het darmweefsel kunnen binnendringen en al binnen 5 uur na blootstelling van de luminale naar de basolaterale zijde kunnen verplaatsen. Bovendien beïnvloeden deze microdeeltjes de barrière-integriteit van menselijk en varkensweefsel en soms ook de levensvatbaarheid van het weefsel wanneer ze worden getest bij relatief hoge concentraties in een ex vivo (= setting met levend weefsel, buiten het lichaam) laboratoriumomgeving zoals toegepast in dit project.