Wie interagieren Zellen mit Nanoplastik?

Je kleiner die Plastikpartikel sind, desto leichter werden sie von den Zellen aufgenommen. Darüber hinaus spielen Form, Oberfläche und chemische Eigenschaften eine wichtige Rolle bei der Beantwortung der Frage, wie Moleküle auf menschliches Gewebe wirken. Das ist das Ergebnis einer im Fachblatt veröffentlichten Studie von Forschern des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR). Mikroplastik und Nanoplastik. „Wir wollen mit dieser Studie dazu beitragen, die noch recht großen Wissenslücken zum Thema gesundheitliche Auswirkungen von Nanoplastik zu schließen“, sagt Dr. Holger Seig, Leiter des Forschungsprojekts. „Allerdings sind das Laborexperimente an Zellkulturen, die einfach nicht auf den Menschen übertragbar sind.“

Kunststoffpartikel gelangen durch Verwitterung, Zersetzung von Polymeren, Autoreifen oder Kleidungsabnutzung und vielen anderen Quellen in die Umwelt. Dadurch können verschiedene Arten von Mikroplastikpartikeln eingeatmet oder mit Getränken und Lebensmitteln aufgenommen werden.

Mikroplastik stellt nach heutigem Kenntnisstand ein relativ geringes Risiko für die menschliche Gesundheit dar. Sie haben eine Größe von einem Mikrometer (ein Millionstel Meter, eine Mikrometereinheit) bis zu fünf Millimetern (ein Tausendstel Meter, eine mm-Einheit) und sind damit „zu sperrig“, um von menschlichen Zellen in großem Umfang aufgenommen zu werden Ausmaß und Verteilung im Körper. Es ist unverdaulich und wird größtenteils wieder ausgeschieden.

Nanoplastik kann in Zellen eindringen

Anders sieht es bei kleineren Partikeln, halbfeinen und Nanoplastiken aus. Diese Partikel haben eine Größe von einem Nanometer (ein Milliardstel Meter, eine Nanometereinheit) bis zu 1.000 Nanometern (entspricht einem Mikrometer). Ob und in welchen Mengen sie in den menschlichen Körper gelangen können, ist noch nicht sicher bekannt.

Holger Seig und sein Team beschäftigten sich mit Mikroplastik und Mikroplastik und deren Auswirkungen auf den Dünndarm und menschliche Leberzellen. Da diese Partikel so klein und schwer zu untersuchen sind, ist es nicht einfach, verlässliche Erkenntnisse über ihre Wirkung auf menschliches Gewebe zu gewinnen. Dazu nutzte das BfR-Team verschiedene Mikroskopie- und Testmethoden. Dabei wurden die Zellen unterschiedlichen Kunststoffarten ausgesetzt, die in Besteck und Plastikbesteck oder in Lebensmittelverpackungen verwendet werden.

Die Darmschleimhaut nimmt nur wenige Mikropartikel auf

Es stellt sich heraus, dass je kleiner die Partikel sind, desto mehr werden sie absorbiert. Auch die Art der Partikel spielte eine wichtige Rolle. Die Zellen des Dünndarms als natürliche Barriere zwischen Darminhalt und Organismus haben sich als etwas widerstandsfähig erwiesen. Mikroplastik „dringt“ nur zu einem geringen Teil in die Zelle ein. Kleinere Partikel im Mikrometerbereich lassen sich dagegen in größeren Mengen in den Zellen von Darm und Leber messen. Die Partikel heften sich entweder direkt an Zellmembranen oder werden in winzigen Bläschen der Zellmembran eingeschlossen, ein Prozess, der als Endozytose bekannt ist.

Ob diese synthetischen Einschlüsse den normalen Stoffwechsel der Zelle stören können, ist noch unklar. Plastikpartikel können auch potenziell schädliche Substanzen aneinander binden und als „Trojaner“ in die Zelle einschleusen. Die möglichen Auswirkungen von Mikrometergröße und Nanokunststoffen, beispielsweise entzündliche Effekte, wurden diskutiert. Inwieweit dies der Fall ist, wird in weiteren Studien untersucht.

„Obwohl wir im Labor mit einem Modellsystem gearbeitet haben, das die Realität nur sehr vereinfacht abbilden kann, können unsere Erkenntnisse helfen, Wissenslücken über das Verhalten kleinster Kunststoffpartikel zu schließen“, fasst BfR-Experte Holger Seig zusammen. „Ob die Ergebnisse auch für den Menschen gültig sind, lässt sich allerdings noch nicht sagen. Dazu müssen Laborergebnisse in Folgestudien verifiziert werden.“

Bezug: Paul MB, Fahrenson C, Gevilt L, et al. Jenseits von Mikroplastik – Untersuchung der gesundheitlichen Auswirkungen von Submikron-Partikeln und Nanoplastik nach oraler Aufnahme. im Labor. Mikroplastik und Nanoplastik. 2022 doi: 10.1186/s43591-022-00036-0