Microplasticele și neurodegenerarea: un rezumat extins al legăturilor dintre expunerea la microplastice, Alzheimer și Parkinson

Un studiu de sinteză realizat în cadrul Universității Tehnologice din Sydney și publicat recent în Molecular and Cellular Biochemistry analizează dovezile emergente privind impactul microplasticelor asupra sănătății neurologice. Cercetarea arată că, deși organismul uman elimină peste 90% dintre microplasticele ingerate, particulele care rămân în organism pot traversa bariere biologice și pot interfera cu procese celulare esențiale. Tot mai multe date arată că aceste particule pot contribui la mecanisme implicate în apariția și progresia bolilor neurodegenerative. Studiul sintetizează literatura recentă și explorează modalitățile prin care microplasticele ar putea facilita dezvoltarea bolii Alzheimer și bolii Parkinson.
Microplasticele sunt omniprezente în mediu și sunt detectate în sistemele ecologice, în alimente, în apă potabilă, în aer și chiar în laptele matern. Ele pot pătrunde în organism prin ingestie, inhalare sau contact cutanat, acumulându-se în timp datorită degradării biologice reduse. Din 2004, când au fost raportate pentru prima dată în mediu, s-a evidențiat o creștere dramatică a cercetărilor privind distribuția, toxicitatea și potențialele consecințe asupra sănătății umane.

Pe lângă prezența lor largă, microplasticele pot transporta metale grele, pesticide, compuși organici persistenți și alți contaminanți. În organismele vii, aceste particule pot traversa bariera intestinală, pot ajunge în circulație și pot depăși bariera hemato–encefalică, accesând astfel țesutul cerebral. Studiile arată că particulele polimerice îmbătrânite prin expunere la radiații UV și factori climatici devin și mai reactive și mai toxice, amplificând stresul oxidativ și răspunsurile inflamatorii.

În același timp, în contextul neurodegenerării, bolile Alzheimer și Parkinson sunt prezentate ca două dintre cele mai afectate entități, fiind caracterizate de acumulări proteice anormale, disfuncții mitocondriale, inflamație cronică și degradarea barierelor de protecție neuronală. Studiul se concentrează pe modul în care microplasticele pot interfera cu aceste mecanisme biologice.

Caracteristicile microplasticelor

Tipologie și origine

Microplasticele includ particule între 1 μm și 5 mm, iar nano-plasticul desemnează particule sub 1 μm. Ele se clasifică în:

• microplastice primare – concepute încă de la început sub formă micrometrică (microgranule, microbile exfoliante);
• microplastice secundare – fragmente rezultate din degradarea plasticelor mai mari prin radiații UV, abraziune, variații termice sau umiditate.

În mediu, cele mai comune polimeri identificați sunt polietilena, polipropilena, polistirenul și PET, iar în cercetare polistirenul este cel mai frecvent utilizat datorită uniformității sale și disponibilității comerciale.

Aging-ul microplasticelor

Îmbătrânirea în mediu modifică suprafața particulelor, le oxidează și le crește capacitatea de a induce stres oxidativ și neuroinflamație. Microglia umană expusă la astfel de fragmente prezintă un răspuns inflamator accentuat, indicând o toxicitate crescută pentru particulele expuse îndelung la mediul exterior.

Impactul microplasticelor asupra sănătății

Cercetările arată că microplasticele pot afecta sistemul digestiv, respirator, reproducător și nervos. Ele pot transporta substanțe toxice, se pot distribui sistemic și pot accesa sistemul nervos central. În creier pot crește stresul oxidativ, pot destabiliza funcțiile mitocondriale, pot altera activitatea neurotransmițătorilor și pot declanșa inflamație neuroglială – procese implicate în neurodegenerare.

Boli neurodegenerative

Boala Alzheimer și boala Parkinson sunt cele mai răspândite boli neurodegenerative. Alzheimer se caracterizează prin acumulare de plăci amiloide și încurcături neurofibrilare, iar Parkinson prin pierderea neuronilor dopaminergici și formarea corpurilor Lewy. În ambele boli, inflamația cronică, stresul oxidativ și degradarea celulară sunt procese esențiale, iar microplasticele pot interfera cu aceste mecanisme.

Microplastice și disfuncția barierei hemato–encefalice

Particulele microplastice pot traversa bariera hemato–encefalică în funcție de dimensiune, sarcină electrică și compoziție. Modelele experimentale arată că particulele de 0,2 μm pătrund cel mai eficient în țesutul cerebral, mai ales în condiții de inflamație sistemică. Microplasticele pot deteriora joncțiunile strânse ale barierei, permițând accesul altor toxine și celule inflamatorii în creier.

Există dovezi că inhalarea poate permite acces direct al microplasticelor în bulbul olfactiv, ocolind bariera hemato–encefalică. Investigații recente au detectat particule microplastice în țesut cerebral uman, în special în cortexul prefrontal, sugerând acumulare preferențială în regiuni cognitive.

Distribuția microplasticelor în creier

Analize histologice recente arată că microplasticele se pot acumula în cortexul prefrontal, în celulele gliale și în structuri vasculare ale creierului. Prezența lor în lichidul cefalorahidian sugerează posibilitatea deplasării între regiuni cerebrale prin fluxul de lichid, dar mecanismele exacte rămân insuficient elucidate.

Mecanisme comune între Alzheimer, Parkinson și expunerea la microplastice

Neuroinflamație

Microplasticele sunt fagocitate de microglie, determinând activarea acesteia și secreția de citokine proinflamatorii. Expunerea cronică poate conduce la inflamație persistentă, un catalizator important al neurodegenerării. Ele pot transporta metale grele sau pesticide, amplificând leziunile neuronale.

Stres oxidativ

Microplasticele cresc formarea speciilor reactive de oxigen și perturbă sistemele antioxidante endogene. Acest fenomen favorizează peroxidarea lipidelor, deteriorarea ADN-ului și disfuncții proteice, mecanisme prezente atât în Alzheimer, cât și în Parkinson.

Disfuncția mitocondrială

Particulele pătrunse în celule pot destabiliza membranele mitocondriale, reducând producția de adenozin trifosfat și activând căi apoptotice. Aceasta favorizează degenerarea neuronilor vulnerabili – hippocampici în Alzheimer și dopaminergici în Parkinson.

Alterarea structurii neuronale

Microplasticele pot deteriora mielina, microtubulii și membranele neuronale, activând receptori de pericol celular și amplificând inflamația.

Mecanisme specifice bolii Alzheimer

Disrupția barierei hemato–encefalice

Microplasticele reduc expresia proteinelor de joncțiune și cresc permeabilitatea barierei. În Alzheimer, unde degradarea barierei este un eveniment timpuriu, acest fenomen poate accelera acumularea de toxine și inflamația.

Inflamație cronică

Microplasticele pot stimula inflamația repetată, facilitând depozitarea amiloidului și hiperfosforilarea tau. Activarea inflammasomului NLRP3, observată în prezența microplasticelor, poate contribui la progresia bolii.

Rolul stresului oxidativ

Microplasticele induc specii reactive de oxigen, care alterează proteostaza și favorizează agregarea amiloidului. În modele animale, expunerea la polistiren a crescut nivelurile Aβ40 și Aβ42 și a accelerat neurotoxicitatea dependentă de amiloid.

Disfuncția mitocondrială

Scăderea potențialului mitocondrial, reducerea producției de adenozin trifosfat și creșterea calciului intracelular favorizează agregarea tau și apoptoza neuronală, mecanisme implicate în Alzheimer.

Deficitul de autrofagie și lizofuncție

Microplasticele pot destabiliza lizozomii și pot bloca căile de degradare proteică, promovând acumularea de amiloid și tau.

Modificări epigenetice

Expunerea la microplastice poate modifica expresia genelor neuronale, neurogeneza și căile antioxidante, contribuind la vulnerabilitatea neuronală și la accelerarea proceselor patologice.

Mecanisme specifice bolii Parkinson

Stres oxidativ în neuronii dopaminergici

Neuroni din substantia nigra sunt predispuși la stres oxidativ, iar microplasticele amplifică injuria oxidativă, favorizând degenerarea caracteristică Parkinsonului.

Agragarea α-sinucleinei

Nano-plasticele pot accelera agregarea α-sinucleinei și formarea fibrilelor patologice, contribuind la formarea corpurilor Lewy.

Inflamație microglială

Activarea microgliei de către microplastice este o sursă majoră de neurotoxicitate în Parkinson, unde inflamația persistentă afectează neuronii dopaminergici.

Axa intestin–creier

Microplasticele pot altera microbiota intestinală și permeabilitatea barierei intestinale, generând disbioză și inflamație sistemică. Aceste modificări favorizează acumularea α-sinucleinei în sistemul nervos enteric, care poate migra ulterior către creier prin nervul vag.

Limitări ale studiului

Cele mai multe studii existente utilizează polistiren, deși în mediu predomină alte polimeri. Majoritatea datelor provin din studii pe animale sau in vitro, iar dovezile din studiile umane lipsesc. De asemenea, expunerile experimentale sunt de scurtă durată, în timp ce bolile neurodegenerative se dezvoltă pe parcursul deceniilor.

Direcții viitoare

Este necesară elaborarea unor cohorte umane longitudinale care să măsoare expunerea pe termen lung și să coreleze nivelurile de microplastice cu declinul cognitiv. Modelele animale transgenice ar trebui utilizate pentru investigarea mecanistică, iar biomarkerii specifici microplasticelor trebuie definiți și validați. Standardizarea modelelor experimentale este crucială pentru a permite comparații între studii.

Concluzii

Analiza integrată a literaturii sugerează că microplasticele pot acționa printr-o rețea complexă de mecanisme compensatorii și toxice – inclusiv inflamație, stres oxidativ, disfuncții mitocondriale, degradarea barierei hemato–encefalice și alterarea proteostazei – contribuind potențial la procesele patologice din Alzheimer și Parkinson. Dovezile actuale, deși promițătoare, sunt insuficiente pentru a demonstra cauzalitatea la om. Studiile viitoare trebuie să se concentreze pe expunerea cronică, pe markerii biologici specifici și pe clarificarea căilor moleculare afectate, pentru a determina în ce măsură microplasticele reprezintă un factor de risc major pentru neurodegenerare.