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A nivel mundial, el aumento de la demanda y la producción de plásticos ha llevado a su acumulación masiva en vertederos y en el mar. Esto tuvo un impacto significativo en la sostenibilidad ambiental y exacerbó el problema del cambio climático. Además, la acumulación de plástico puede tener un impacto en la salud humana.
![Ciertos nanoplásticos pueden causar agujeros entre las células endoteliales](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39561_16606619512381978.jpg)
Estudio: la exposición a nanoplásticos aniónicos induce fugas endoteliales. Crédito: José Luis Calvo/Shutterstock.com
En general, el plástico se degrada tanto de forma natural como artificial a través de procesos hechos por el hombre y se convierte en nanoplásticos. Hay muy pocos estudios disponibles sobre la huella biológica de los nanoplásticos.
En una reciente comunicación de la naturaleza En su estudio, los investigadores intentaron llenar el vacío de investigación anterior y demostraron que la introducción de varias formas nanoplásticas como el poli(metacrilato de metilo) (PMMA) y el poliestireno aniónico (PS) causaron daños en las uniones de cadherina del endotelio vascular.
El efecto de los nanoplásticos en los humanos
Los micro y nanoplásticos se crean a través de la degradación biológica, física y química de los plásticos, que luego se acumulan en vertederos y cuerpos de agua. Los desechos plásticos provienen de diversas industrias, institutos de investigación y subproductos de diversas materias primas (por ejemplo, champús y ropa). Es imperativo comprender y formular medidas de mitigación eficaces para hacer frente a los efectos biológicos adversos de los nanoplásticos en los seres humanos.
Varias formas de nanoplásticos están presentes en el aire, el suelo y el agua, y los científicos han detectado sus rastros en animales y órganos humanos. Estos nanoplásticos podrían haber entrado en humanos y animales a través de la inhalación, el contacto con la piel y la ingestión.
Los nanoplásticos afectan a los humanos de diferentes maneras; Por ejemplo, pueden afectar el crecimiento, el metabolismo o la fertilidad. También afectan el sistema inmunitario al aumentar el estrés del retículo endoplásmico, el estrés oxidativo, la secreción de citoquinas y la apoptosis.
Huellas biológicas de nanopartículas aniónicas en humanos
La acción de las nanopartículas aniónicas (menos de 100 nm de tamaño) como el dióxido de titanio, el oro, el dióxido de silicio y los nanodiamantes es dañar las uniones de cadherina endotelial vascular (VE-cadherina). Forman una pequeña abertura física transitoria en las monocapas endoteliales conocida como fuga endotelial inducida por nanomateriales (NanoEL). Los estudios nanotoxicológicos han demostrado que NanoEL tiene un efecto tóxico significativo.
En primer lugar, se caracterizó el nanoplástico PS mediante dispersión de luz dinámica (DLS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se estimó que el tamaño medio de las microesferas de PS monodispersas era de aproximadamente 21,2 nm en agua y 26,2 nm en medio de células endoteliales (ECM) mediante análisis TEM y de aproximadamente 62 nm en agua y 72 nm en ECM mediante el método DLS. La presencia de carboxilos en nanoplásticos se demostró mediante análisis de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS).
Basado en nanotoxicología in vitro Se realizaron ensayos, a saber, Cell Counting Kit-8 (CCK 8), especies reactivas de oxígeno (ROS) y ensayos de mortalidad celular. En estos ensayos, se introdujeron diferentes concentraciones del nanoplástico en células endoteliales de vena umbilical humana (HUVEC) a lo largo del tiempo.
Estos ensayos experimentales revelaron membranas celulares y estructuras de ADN deterioradas después de 22 horas de tratamiento. Después de seis horas de tratamiento, los nanoplásticos PS indujeron la autofagia y la apoptosis al restringir la vía PI3K/AKT en las HUVEC. No se produjo muerte celular hasta diez horas de incubación con diferentes concentraciones de nanoplásticos; sin embargo, se observaron encogimiento y deformación de las células. La cantidad de nanoplásticos PS que ingresan a las HUVEC aumentó con el tiempo y la dosis.
Un ensayo de Transwell que utilizó una sonda fluorescente mostró que los nanoplásticos desencadenaron la fuga endotelial en las HUVEC. Se observó una fuga significativa en el plazo de una hora después de que las células se expusieran a 0,5 mg/ml del nanoplástico. Después de seis horas, todas las concentraciones de nanoplásticos indujeron una fuga endotelial.
Además de PS, se investigó la competencia de NanoEL en otras formas nanoplásticas, como poliestireno aminado (NH2-PS) y PMMA. Ambos nanoplásticos se caracterizaron utilizando diferentes herramientas analíticas y se introdujeron en HUVEC.
No se observó ningún cambio en la viabilidad celular después de 1 hora de exposición de nanoplásticos NH2-PS a HUVEC a 0,05 mg/mL. Sin embargo, con el tiempo, el aumento de la dosis de nanoplásticos aumentó significativamente la mortalidad celular. Curiosamente, se observó una mayor seguridad y biocompatibilidad en el caso de los nanoplásticos de PMMA.
El aspecto más interesante del nuevo estudio es la revelación de la función de los nanoplásticos (material polimérico) para evocar NanoEL. Esta observación fue reportada por primera vez. Además, las densidades de diferentes formas de nanoplásticos, es decir, PS (∼1,05 g/m3) y PMMA (∼1,18 g/m3) estaban muy por debajo de 1,72 g/m3este es el umbral para las nanopartículas inorgánicas competentes para NanoEL.
Dos inhibidores de la endocitosis, a saber, la monodansilcadaverina (MDC) y la metil-β-ciclodextrina (MβCD), no lograron detener la fuga inducida por los nanoplásticos PS; Sin embargo, PP1 e Y-27632 lograron frenar el ritmo del proceso. También varios in vitro y en vivo Los ensayos mostraron claramente que la fuga endotelial inducida por la nanoplastia de PS no dependía de la endocitosis ni de la formación de ROS. No obstante, se ha encontrado que están fuertemente asociados con la remodelación de actina y la vía de señalización de cadherina-VE.
Para probar si los nanoplásticos PS podrían causar fugas en los vasos sanguíneos subcutáneos, los científicos administraron colorante azul de Evans (EBD) en la cola de un ratón, seguido de un control (solución salina tamponada con fosfato) o nanoplástico PS. Este experimento confirmó la aparición de fuga endotelial por nanoplastia de PS.
perspectiva del futuro
Los autores creen que los resultados del estudio actual han abierto nuevas vías para estudiar los efectos biológicos y el comportamiento de varios nanoplásticos. Esto contribuirá positivamente al desarrollo de pautas importantes para construir una industria de plásticos sostenible y muchos procesos de remediación ambiental.
Relación
Wei W, Li Y, Lee M et al. (2022) La exposición a nanoplásticos aniónicos induce una fuga endotelial. comunicación de la naturaleza, 13 (4757). https://doi.org/10.1038/s41467-022-32532-5
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