ВЛИЯНИЕ МИКРОПЛАСТИКА НА ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНЫЙ ТРАКТ ЧЕЛОВЕКА

THE EFFECT OF MICROPLASTICS ON THE HUMAN GASTROINTESTINAL TRACT

Galina Trapeznikova

student, Department of Hygiene and Medical Ecology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

Anastasia Kravtsova

student, Department of Hygiene and Medical Ecology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

Mikhail Pankov

scientific director, PhD, Assoc. Prof., Department of Hygiene and Medical Ecology, Northern State Medical University,

Russia, Arkhangelsk

АННОТАЦИЯ

Микропластик (МП), крошечные частицы пластиковых материалов, размер которых варьируется от 5 мм до 0,001 мм (1 микрон), образующиеся при разложении пластиковых отходов, представляет собой глобальную экологическую проблему, включенную ООН в список основных угроз. МП широко распространяется в окружающей среде, загрязняя почву, воду и воздух, приводя к гибели морских птиц и животных. Человек подвергается воздействию МП через пищу (особенно морепродукты, овощи и фрукты), воду, воздух и косметические средства. Присутствие частиц микропластика было обнаружено в различных органах человека.

В статье представлен обзор исследований о влиянии микропластика на здоровье человека, с акцентом на воздействие на пищеварительную систему. Анализ данных свидетельствует о том, что МП способен изменять состав микрофлоры кишечника, увеличивая количество условно-патогенных Staphylococcus, что приводит к системному воспалению, фиброзу печени, нарушению барьерной функции кишечника и воспалению толстой кишки. Кроме того, МП ингибирует расщепление липидов в кишечнике и, обладая токсическим и канцерогенным эффектом, может повреждать ДНК, повышая риск развития рака.

ABSTRACT

Microplastics (MP), tiny particles of plastic materials ranging in size from 5 mm to 0.001 mm (1 micron), formed during the decomposition of plastic waste, is a global environmental problem included by the United Nations in the list of major threats. MP is widespread in the environment, polluting soil, water and air, leading to the death of seabirds and animals. Humans are exposed to MP through food (especially seafood, vegetables, and fruits), water, air, and cosmetics. The presence of microplastic particles has been detected in various human organs.

The article provides an overview of research on the effects of microplastics on human health, with an emphasis on the effects on the digestive system. Data analysis indicates that MP is able to change the composition of the intestinal microflora, increasing the number of opportunistic Staphylococcus, which leads to systemic inflammation, liver fibrosis, impaired intestinal barrier function and inflammation of the colon. In addition, MP inhibits the breakdown of lipids in the intestine and, having a toxic and carcinogenic effect, can damage DNA, increasing the risk of cancer.

Ключевые слова: микропластик, желудочно-кишечный тракт, микрофлора кишечника, токсическое воздействие.

Keywords: microplastics, gastrointestinal tract, intestinal microflora, toxic effects.

Введение. Микропластик (МП) – крошечные частицы пластиковых материалов, размер которых варьируется от 5 мм до 0,001 мм (1 микрон), образующиеся в результате разложения пластиковых отходов под воздействием различных физических и химических факторов. [2] Проблема МП особенно актуальна из-за его глобального распространения в экосистеме и влияния на здоровье людей. Загрязняющие частицы могут разноситься поверхностными водами, воздушным потоком, атмосферными осадками и океанскими течениями. Программа ООН по окружающей среде включила загрязнение микропластика в десятку основных глобальных экологических проблем (UNEP, 2014). [3] Химические добавки, используемые для улучшения свойств и качеств изделий из пластика, делают их еще более вредными для окружающей среды.

Масштаб загрязнения можно оценить следующим образом: ежегодно микрочастицы микропластика приводят к гибели более 1 миллиона морских птиц и 100 тыс. морских животных. В океане находится около 5,25 триллиона фрагментов МП. Человек постоянно подвергается их воздействию при проглатывании, вдыхании и контакте с кожей. Присутствие частиц было обнаружено в различных органах человека, таких как легкие, желудочно-кишечный тракт и кровь. Попадая в ЖКТ, они могут вызвать окислительный стресс, воспаление и митохондриальную дисфункцию, приводящие к токсическому поражению клеток (Alberghini и др., 2022). [5]

Цель исследования. Выявить опасность воздействия микропластика на желудочно-кишечный тракт человека.

Материалы и методы. В ходе исследования было выбрано 7 публикаций как на русском, так и на английском языке, используя ключевые слова «микропластик», «загрязнение окружающей среды», «опасность для здоровья», «пищеварительная система», «желудочно-кишечный тракт», «микрофлора кишечника», «токсическое воздействие». Для того чтобы в полной мере получить представление о теме, англоязычные статьи были переведены на русский язык с помощью сайта «DeepL.com». Все материалы были взяты из открытых источников, таких как CyberLeninka, PubMed. После сбора основного материала были изучены научные исследования, посвящённые влиянию микропластика на желудочно-кишечный тракт человека. Полученная информация была структурирована в виде связного текста.

Результаты и обсуждения. Микропластик представляет собой растущую экологическую проблему, поскольку он загрязняет почву, воду и воздух, оказывая негативное воздействие на все компоненты окружающей среды. В почву микропластик попадает преимущественно в результате разложения крупных пластиковых отходов под воздействием внешних факторов, таких как ультрафиолетовое излучение, температурные колебания и механическое воздействие. Дополнительным источником загрязнения являются удобрения, содержащие микропластик, полученные из очищенных сточных вод, а также промышленные отходы, сбрасываемые в почву.

Водные экосистемы страдают от микропластика, содержащегося в сточных водах, поскольку существующие методы очистки не всегда эффективно удаляют эти мелкие частицы. Кроме того, атмосферные осадки, вымывающие микропластик из воздуха, сброс отходов с судов и смыв загрязняющих веществ с поверхности земли способствуют накоплению микропластика в водоемах.

В атмосферу микропластик попадает в результате истирания автомобильных шин, разложения пластиковых отходов на открытом воздухе и промышленных выбросов.

Поступление микропластика в организм человека происходит несколькими путями. Прежде всего, это пища, особенно морепродукты, поскольку морские животные заглатывают микропластик, который затем передается потребителю. Вода, как бутилированная, так и водопроводная, также может содержать эти частицы. Значимым источником являются овощи и фрукты, выращенные на почвах, загрязненных микропластиком, так как растения способны впитывать эти частицы. Отдельным путем является вдыхание микроскопических частиц пластика, рассеянных в воздухе. Эти частицы, оседая в дыхательных путях, могут впоследствии заглатываться. Кроме того, загрязнение микропластиком возможно и в других продуктах питания через упаковку, удобрения или производственные процессы. Некоторые косметические и гигиенические средства, содержащие микропластик, могут также способствовать его попаданию в организм через проглатывание или абсорбцию кожей. [6; 7].

Влияние воздействия МП на пищеварительную систему человека до сих пор до конца не изучено, но ряд исследований показывают, что частицы пластика способны влиять на состав микрофлоры кишечника. В 2024 году Lingli Jiang, Yishan Ye, Yingli Han и др. было проведено исследование влияния фрагментов пластика на пищеварительную систему мышей. У мышей наблюдались изменения в количественном и видовом составе микроорганизмов в кишечнике. В частности, воздействие частиц привело к увеличению количества условно-патогенных Staphylococcus и снижению количества Parabacteroides, что сопровождалось повышением уровня интерлейкина-1альфа (англ. interleukin 1α, IL-1α) в сыворотке крови, воспалением кишечника и повышением экспрессии толл-подобного рецептора 3 (англ. toll-like receptor 3, TLR3). У мышей, получавших пищу с частицами микропластика, развивалось системное воспаление и фиброз печени, а также нарушение барьера слизистой оболочки кишечника, воспаление толстой кишки, сопровождающееся снижением количества пробиотиков Akkermansia, Mucispirillum и Faecalibaculum и увеличением количества патогенных Tuzzerella. В целом, исследования показали, что микрочастицы способны изменять функции пищеварения, оказывая большее влияние на состав микрофлоры кишечника. [1]

Микропластик обладает токсическим и канцерогенным эффектом. Из-за небольшого размера частиц они обладают высоким соотношением площади поверхности к объёму, благодаря чему очень токсичны для клеток и тканей и могут повреждать дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) внутри клеток, что ведет к развитию рака. Поскольку микропластик в основном всасывается через желудок, то там особенно повышается риск развития рака. Микропластик размером более 150 мкм не всасывается. Он остается прикрепленным к слизистому слою кишечника и непосредственно контактирует с верхушечной частью клеток кишечного эпителия. Этот эффект может привести к воспалению кишечника и местному воздействию на иммунную систему (Hirt and Body-Malapel, 2020). Основными симптомами токсического влияние микропластика на кишечник являются усталость, диарея, кровь в стуле, боль в животе и спазмы, снижение аппетита и непреднамеренная потеря веса. Эти осложнения приводят к дисбактериозу кишечника, воспалительным заболеваниям кишечника, синдрому раздражённого кишечника, хроническим заболеваниям кишечника, нарушениям обмена веществ и другим проблемам с желудком.

В другом исследовании была проведена оценка влияния МП на расщепление липидов. Исследование показало, что пять типов МП значительно ингибировали переваривание липидов в кишечнике. То есть микропластик мешает работе ферментов, которые расщепляют жиры. Он связывает эти ферменты и меняет их форму. [4]

Заключение. Микропластик представляет серьёзную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Его глобальное распространение и способность проникать в различные экосистемы, включая почву, воду и воздух, делают проблему микропластика одной из ключевых экологических проблем современности. Воздействие микропластика на организм человека может проявляться через пищеварительную систему, дыхательные пути и кожу. Исследования показывают, что микрочастицы могут изменять состав микрофлоры кишечника, вызывать воспаление и повреждать ДНК, что может привести к развитию рака и другим заболеваниям. Необходимо принять срочные меры для снижения уровня загрязнения микропластиком. Это включает в себя сокращение использования пластиковых изделий, улучшение систем очистки сточных вод и разработку более эффективных методов утилизации пластиковых отходов. Также важно провести дополнительные исследования для более глубокого понимания механизмов воздействия микропластика на здоровье человека и разработать соответствующие профилактические меры.

Список литературы:

1. Donisi I, Colloca A, Anastasio C, Balestrieri ML, D'Onofrio N. Micro(nano)plastics: an Emerging Burden for Human Health. Int J Biol Sci. 2024 Oct 21;20(14):5779-5792. doi: 10.7150/ijbs.99556. PMID: 39494332; PMCID: PMC11528458.
2. Kumar R, Manna C, Padha S, Verma A, Sharma P, Dhar A, Ghosh A, Bhattacharya P. Micro(nano)plastics pollution and human health: How plastics can induce carcinogenesis to humans? Chemosphere. 2022 Jul;298:134267. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.134267. Epub 2022 Mar 14. PMID: 35301996.
3. Kumar S, Dubey N, Kumar V, Choi I, Jeon J, Kim M. Combating micro/nano plastic pollution with bioplastic: Sustainable food packaging, challenges, and future perspectives. Environ Pollut. 2024 Dec 15;363(Pt 1):125077. doi: 10.1016/j.envpol.2024.125077. Epub 2024 Oct 4. PMID: 39369869.
4. Osman AI, Hosny M, Eltaweil AS, Omar S, Elgarahy AM, Farghali M, Yap PS, Wu YS, Nagandran S, Batumalaie K, Gopinath SCB, John OD, Sekar M, Saikia T, Karunanithi P, Hatta MHM, Akinyede KA. Microplastic sources, formation, toxicity and remediation: a review. Environ Chem Lett. 2023 Apr 4:1-41. doi: 10.1007/s10311-023-01593-3. Epub ahead of print. PMID: 37362012; PMCID: PMC10072287.
5. Rai PK, Lee J, Brown RJC, Kim KH. Environmental fate, ecotoxicity biomarkers, and potential health effects of micro- and nano-scale plastic contamination. J Hazard Mater. 2021 Feb 5;403:123910. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.123910. Epub 2020 Sep 14. PMID: 33264963.
6. Vega-Herrera A, Garcia-Torné M, Borrell-Diaz X, Abad E, Llorca M, Villanueva CM, Farré M. Exposure to micro(nano)plastics polymers in water stored in single-use plastic bottles. Chemosphere. 2023 Dec;343:140106. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.140106. Epub 2023 Sep 7. PMID: 37689148.
7. Яхьяева М. Х., Эргашева И. Ф. ВЛИЯНИЕ МИКРОПЛАСТИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ НА ОРГАНИЗМ // Теория и практика современной науки. 2022. №10 (88). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-mikroplasticheskih-chastits-na-organizm.