Οι ανησυχίες για τα νανοπλαστικά σωματίδια στο ανθρώπινο σώμα μεγαλώνουν — ιδιαίτερα στον γαστρεντερικό σωλήνα, όπου η κύρια οδός εισόδου είναι η κατανάλωση τροφής και νερού. Μια νέα μελέτη από τα εργαστήρια της Ταϊβάν αναδεικνύει ότι τα υπάρχοντα μοντέλα τεχνητής πέψης (artificial digestion) μπορεί να μην αποδίδουν με ακρίβεια τον πραγματικό κίνδυνο: τα τεχνητά περιβάλλοντα, τα οξέα και τα πέπτικα υγρά που χρησιμοποιούνται στις μελέτες πιθανώς υποεκτιμούν το μέγεθος των συσσωματώσεων (aggregates) που σχηματίζουν τα νανοπλαστικά στο ανθρώπινο έντερο — κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική εκτίμηση των δυνατότητων διείσδυσης και των πιθανών τοξικών επιδράσεων.

Τι ακριβώς συνέβη στη μελέτη

Οι ερευνητές έκαναν σύγκριση ανάμεσα σε:

• τεχνητά πέπτικά υγρά που μιμούνται στο εργαστήριο τα γαστρικά και εντερικά υγρά,

• φυσικά δείγματα από ανθρώπινα ή ζωικά υγρά πέψης.

Χρησιμοποιήθηκαν νανοπλαστικά από πολυστυρόλιο και από μελαμίνη-φορμαλδεΰδη (ένα άλλο υλικό πλαστικού), με μορφή σωματιδίων πολύ μικρού μεγέθους, τα οποία σηματοδοτήθηκαν φθορισμοποιημένα ώστε να εντοπίζονται πιο εύκολα μέσα στα πέπτικά υγρά και να παρακολουθούνται η συμπεριφορά και το μέγεθός τους.

Όταν τα νανοπλαστικά πέρασαν μέσα από τα εργαστηριακά υγρά πέψης, φάνηκε ότι σχημάτιζαν συσσωματώσεις — δηλαδή συνένωση πολλών μικρών σωματιδίων σε μεγαλύτερα συμπλέγματα — όμως οι τεχνητοί όροι της πέψης φαίνονταν να επιτρέπουν συσσωματώσεις μικρότερες και γενικότερα πιο «κομμένα» μεγέθη σε σχέση με ό,τι συμβαίνει στην πραγματική πέψη με φυσικά υγρά.

Ένα σημαντικό εύρημα ήταν ότι το pH, τα άλατα και οι πρωτεΐνες στα φυσικά πέπτικά υγρά επηρεάζουν σημαντικά τη συμπεριφορά των σωματιδίων: οι πρωτεΐνες, για παράδειγμα, συχνά καλύπτουν τα νανοπλαστικά σχηματίζοντας ένα λεγόμενο «protein corona», που αλλάζει την επιφάνειά τους, την αλληλεπίδρασή τους με κύτταρα, αλλά και το πόσο πολύ συσσωματώνονται. Ενώ η τροφή δεν φάνηκε να αλλάζει δραματικά το μέγεθος των συσσωματώσεων, άλλαξε όμως τη σύνθεση της πρωτεϊνικής επικάλυψης γύρω από τα νανοπλαστικά, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τη βιολογική αντίδραση — π.χ. πόσο εύκολα θα προσκολληθούν στα τοιχώματα του εντέρου ή θα απορροφηθούν από κύτταρα.

Γιατί έχει σημασία αυτός ο διορθωτικός προσδιορισμός

Τα υπάρχοντα μοντέλα τεχνητής πέψης χρησιμοποιούνται ευρέως για να εκτιμηθεί ο κίνδυνος που συνεπάγεται η κατανάλωση νανοπλαστικών. Αν όμως αυτά τα μοντέλα δείχνουν συσσωματώσεις μικρότερου μεγέθους ή διαφορετικές ιδιότητες της επιφάνειας των σωματιδίων απ’ ό,τι συμβαίνει στ’ αληθινά πέπτικά υγρά, τότε:

• ενδέχεται να υπερεκτιμάται το επίπεδο διείσδυσης των νανοπλαστικών στο τοίχωμα του εντέρου, δηλαδή το πόσο εύκολα μπορούν να περάσουν από την εντερική επένδυση στο αίμα ή σε εσωτερικά όργανα,

• ενδέχεται να υπερεκτιμώνται οι πιθανές τοξικές επιδράσεις, αφού μικρότερα, περισσότερο «ελεύθερα» νανοσωματίδια θεωρούνται πιο επικίνδυνα από τα μεγαλύτερα ή τα πιο συσσωματωμένα,

• οι τρόποι με τους οποίους οι νανοπλαστικές επιφάνειες «καλύπτονται» από πρωτεΐνες ή άλλες ουσίες μέσα στο έντερο μπορεί να αλλάζουν συχνά τη βιοδραστικότητά τους — δηλαδή πόσο αντιδρούν με κύτταρα, πόσο ερεθιστικό είναι το περιβάλλον γύρω τους, και πώς «αντιλαμβάνονται» το ανοσοποιητικό σύστημα.

Περιορισμοί & προτάσεις για καλύτερα μοντέλα

Η μελέτη υποδεικνύει ότι:

• πρέπει να χρησιμοποιούνται φυσικά δείγματα από ανθρώπινα ή ζωικά πέπτικά υγρά όπου είναι δυνατόν, για να διαπιστωθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια η συμπεριφορά των νανοπλαστικών μέσα στο ανθρώπινο σώμα,

• οι συνθήκες πέψης στα εργαστήρια θα πρέπει να προσαρμοστούν ώστε να αντανακλούν το πραγματικό περιβάλλον — δηλαδή τις μεταβολές pH, την παρουσία αλάτων, πρωτεϊνών, διάφορων ενζύμων και άλλων βιομορίων, αλλά και την παρουσία τροφής, που αλλάζει το περιβάλλον πέψης, την επικάλυψη των σωματιδίων και της κορώνες πρωτεϊνών,

• θα πρέπει να αναπτυχθούν τεχνικές που να ανιχνεύουν και να παρακολουθούν πώς αλλάζει η επιφάνεια των νανοπλαστικών κατά τη διάρκεια της πέψης — π.χ. ποιες πρωτεΐνες προσκολλώνται, πώς αυτό αλλάζει τη σταθερότητά τους, και ποιες συνέπειες έχει αυτό στην αλληλεπίδραση με τα κύτταρα του εντέρου.

Επιπτώσεις για την υγεία και τη μελλοντική έρευνα

Αν τα νανοπλαστικά σχηματίζουν μεγαλύτερες συσσωματώσεις απ’ ό,τι λάμβαναν υπόψη τα τεχνητά μοντέλα, τότε:

• η απορρόφηση από το έντερο μπορεί να είναι περιορισμένη σε σχέση με παλαιότερες εκτιμήσεις που υποθέτουν μικρότερα και πιο «ελεύθερα» νανοσωματίδια,

• μπορεί να υπάρχουν διαφορές στο πόσο ερεθιστικά ή τοξικά συμπεριφέρονται — μικρότερα νανοπλαστικά συχνά θεωρούνται πιο επικίνδυνα λόγω της υψηλότερης αναλογίας επιφάνειας προς όγκο, αλλά αν αυτά σχηματίζουν μεγαλύτερα, πιο σταθερά συμπλέγματα υπό πραγματικές συνθήκες, ίσως η τοξικότητα να είναι διαφορετική ή λιγότερο άμεση,

• πάντως, παραμένει πιθανός ο κίνδυνος μακροχρόνιας έκθεσης — ακόμα και για νανοπλαστικά που δεν διεισδύουν βαθιά, αν παραμένουν στο πεπτικό σύστημα ή αν αλλάζουν ιδιότητες λόγω της επικάλυψης.

Η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να εστιάσει σε πολύ περισσότερα δείγματα ανθρώπινων υγρών πέψης, περισσότερα είδη πλαστικών, και ποικιλία μεγεθών νανοπλαστικών — για να κατανοηθεί όχι μόνο τι «θα μπορούσε» να συμβεί υπό τέλειες εργαστηριακές συνθήκες, αλλά τι συμβαίνει στην πράξη στην καθημερινή διατροφή και πέψη.

Η μελέτη αυτή φέρνει ένα σημαντικό χαρακτηριστικό στην επιφάνεια: ότι τα εργαστηριακά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για να αξιολογηθεί ο κίνδυνος των νανοπλαστικών μπορεί να μην αποδίδουν με ακρίβεια την πραγματικότητα του ανθρώπινου πεπτικού συστήματος. Με άλλα λόγια, υπερεκτιμούν πιθανόν τον κίνδυνο από την πάρα πολύ μικρή μορφή των σωματιδίων και τη διείσδυση τους, επειδή υποθέτουν συσσωματώσεις μικρότερες ή διαφορετικές απ’ ό,τι συμβαίνει πραγματικά.

Αυτό δεν σημαίνει ότι οι κίνδυνοι είναι μικροί — σημαίνει ότι πρέπει να βελτιώσουμε τα εργαλεία μας, να εξετάσουμε καλύτερα τις πρωτεϊνικές επικάλυψεις, τις συνθήκες πέψης, τη φυσική παρουσία τροφής, και να χρησιμοποιήσουμε πραγματικά δείγματα όπου είναι δυνατό ώστε οι εκτιμήσεις μας για τις επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία να είναι όσο το δυνατόν πιο έγκυρες και ρεαλιστικές.