Utilizarea vaselor de plastic de unică folosință, acumularea de microplastice și calitatea spermei: dovezi epidemiologice și mecanisme implicând calea FOXA1/p38

Un studiu publicat în Journal of Nanobiotechnology în 2025, realizat la Universitatea Nanchang (China), a investigat legătura dintre expunerea la microplastice (MPs) provenite din vesela de plastic și scăderea calității spermei la bărbați. Studiul combină date epidemiologice pe un lot uman cu analize experimentale pe modele animale și celulare, elucidând pentru prima dată rolul axei FOXA1/MAP3K1/p38 în degradarea calității spermei indusă de microplastice.

Context

Infertilitatea afectează aproximativ 15% dintre cuplurile la nivel global, iar factorii masculini sunt implicați în jumătate dintre cazuri. Scăderea progresivă a calității spermei, observată în ultimele decenii (cu o reducere medie de 2,6% anual după anul 2000), a fost corelată cu expunerea crescută la poluanți chimici de mediu, printre care microplasticele au devenit o preocupare majoră.

Microplasticele sunt fragmente plastice mai mici de 5 mm, provenite din degradarea și utilizarea materialelor plastice. Organizația Națiunilor Unite le-a identificat drept una dintre cele zece amenințări emergente majore pentru mediu. Studii recente au demonstrat capacitatea lor de a se acumula în testicule și de a induce stres oxidativ mitocondrial, apoptoză și dereglări hormonale. În paralel, creșterea utilizării recipientelor și tacâmurilor din plastic – în special pentru mâncărurile livrate la domiciliu – a amplificat riscul expunerii alimentare la microplastice, în special la polistiren (PS) și clorură de polivinil (PVC).

De exemplu, s-a demonstrat că un recipient de cafea din plastic expus la apă fierbinte (100°C) eliberează trilioane de particule de microplastice pe litru. În plus, utilizarea frecventă a veselor de unică folosință este asociată cu modificări ale microbiotei intestinale și nivelurilor metabolice. Totuși, dovezile directe privind legătura dintre utilizarea acestor recipiente și afectarea spermatogenezei au rămas limitate până la acest studiu.

Despre studiul actual

Eșantionul uman și analiza microplasticelor

Cercetătorii au analizat 200 de probe de material seminal de la bărbați de vârstă reproductivă. Microplasticele au fost detectate în 55,5% dintre probe (111 din 200), totalizând 128 de particule identificate. Cele mai frecvente tipuri de microplastice au fost:

• Polistiren (PS) – 32,03%

• Policlorură de vinil (PVC) – 36,72%

Echipa a folosit o combinație de microscopie electronică (SEM) și spectroscopie în infraroșu (micro-IR) pentru a caracteriza particulele. Deși metoda nu permite detectarea nanoparticulelor sub 1 µm, analiza a oferit rezultate robuste și reproductibile.

Asocieri epidemiologice

Analiza statistică a arătat o corelație semnificativ pozitivă între frecvența utilizării vaselor de plastic și cantitatea totală de microplastice din spermă. În mod particular, bărbații cu indice de masă corporală (IMC) sub 24 kg/m² și care foloseau frecvent veselă de plastic prezentau o reducere semnificativă a concentrației spermatice.

Interesant, aceiași participanți au avut o motilitate spermatică relativ crescută, fenomen interpretat de autori prin trei mecanisme posibile:

• Selecția naturală a spermatozoizilor mai mobili în condițiile unei concentrații reduse.

• Efecte hormonale compensatorii – o eventuală reglare adaptativă a testosteronului.

• Creșterea metabolismului energetic al spermatozoizilor supraviețuitori ca mecanism compensator.

Experimente pe modele animale și celulare

Pentru a investiga mecanismele biologice, cercetătorii au utilizat microplastice de polistiren (PS-MPs) de 50 nm, administrate șoarecilor și celulelor spermatogoniale (linia GC-1).

Rezultatele au arătat că expunerea la PS-MPs:

• A scăzut semnificativ concentrația și motilitatea spermei;

• A crescut rata de spermatozoizi anormali;

• A indus apoptoză și autofagie în celulele spermatice;

• Nu a modificat semnificativ nivelurile hormonilor gonadotropi (GnRH, FSH, LH) sau testosteronul.

Mecanisme moleculare

Analizele transcriptomice și experimentale au demonstrat că microplasticele activează calea de semnalizare MAPK/p38 prin intermediul factorului de transcripție FOXA1. Mecanismul detaliat este următorul:

• Polistirenul (PS-MPs) stimulează expresia proteinei MAP3K1, o kinază upstream în cascada MAPK.

• MAP3K1 activează kinazele MKK3/MKK6, care la rândul lor fosforilează p38.

• Activarea p38 conduce la activarea factorului c-fos, inducând apoptoza și autofagia spermatogoniilor.

• FOXA1 s-a dovedit a fi factorul cheie care se leagă direct de promotorul MAP3K1, conform analizelor ChIP și qPCR.

• Prin knockdown al FOXA1 (prin siRNA), cercetătorii au demonstrat că blocarea acestei interacțiuni inhibă activarea p38 și reduce moartea celulară.

De asemenea, utilizarea inhibitorului Adezmapimod a atenuat activarea p38, confirmând implicarea directă a acestei căi în efectele toxice reproductive ale microplasticelor.

Rezultate

Principalele descoperiri ale studiului sunt:

• Rata de detecție a microplasticelor în material seminal a fost de 55,5%, predominant PS și PVC.

• Frecvența utilizării vaselor de plastic s-a corelat semnificativ cu nivelurile de microplastice din spermă.

• La bărbații cu IMC < 24 kg/m², acumularea de microplastice s-a asociat cu reducerea concentrației spermatice.

• În modele animale, expunerea la PS-MPs de 50 nm a determinat:

  • Scăderea motilității și concentrației spermei;

  • Creșterea anomaliilor spermatice;

  • Activarea axei FOXA1/MAP3K1/p38, cu efecte pro-apoptotice și pro-autofagice.

• Inhibarea p38 sau reducerea expresiei FOXA1 a atenuat semnificativ efectele toxice ale PS-MPs.

Concluzii

Acest studiu oferă primele dovezi directe la om privind asocierea dintre acumularea de microplastice în materialul seminal și deteriorarea calității spermei, demonstrând totodată mecanismul molecular implicând factorul FOXA1 și calea MAP3K1/p38.

Rezultatele evidențiază că:

• Utilizarea frecventă a vaselor de plastic poate contribui la expunerea sistemică la microplastice;

• Polistirenul este principalul compus implicat în afectarea spermatogenezei;

• FOXA1 reprezintă un nou factor de reglare moleculară cu potențial terapeutic în prevenirea infertilității induse de contaminanți plastici.

Autorii subliniază necesitatea unor studii suplimentare pentru a evalua relația doză–răspuns, efectele la doze ecologic relevante și consecințele asupra fertilității funcționale (rată de concepție și dezvoltare embrionară).