Auf unserer Webseite verwenden wir Cookies, die unter „Cookie-Einstellungen anpassen“ näher beschrieben werden. Notwendige Cookies werden für grundlegende Funktionen der Webseite benötigt, um eine optimale Nutzung zu ermöglichen. Dadurch ist gewährleistet, dass die Webseite einwandfrei funktioniert. Darüber hinaus können Sie Cookies für Statistikzwecke zulassen. Diese ermöglichen es uns, die Webseite stetig zu verbessern und Ihr Nutzererlebnis zu optimieren. Ihre Einwilligung zur Nutzung der Statistik-Cookies ist freiwillig und kann in der Datenschutzerklärung dieser Webseite unter „Cookie-Einstellungen“ jederzeit widerrufen werden.
Datenschutzerklärung
Impressum
Aufnahme und Wirkung von Nano-und Mikroplastik in Darm und Leber
Projekt
Förderkennzeichen: BfR-LMS-08-1322-675
Laufzeit: 01.01.2017
- 31.12.2017
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Als Mikroplastik werden Partikel aus Kunststoff mit einem Durchmesser von einem Mikrometer bis fünf Millimeter bezeichnet. Während primäres Mikroplastik absichtlich in dieser Größenordnung für verschiedene Anwendungen hergestellt wird, ist sekundäres Mikroplastik das Ergebnis der Fragmentierung aufgrund von Umwelteinflüssen. Zweiteres ist die häufigere Form von Mikroplastik und entsteht vor allem durch den Einfluss von Salzwasser, UV-Strahlung und mechanischer Einwirkung auf Plastikmüll in den Weltmeeren. Mikroplastikpartikel in der Umwelt wurden aufgrund des hohen weltweiten Plastikverbrauchs der vergangenen Jahrzehnte zu einem mittlerweile breit akzeptierten Problem. Biofouling oder Biofilmbildung an diesen kleinen Partikeln führt zu einem Absinken der Teilchen auf den Meeresboden in allen Tiefen. Mikroplastik wurde bisher in Gewässern und Meeren, an Stränden und im Verdauungstrakt vieler Meereslebewesen nachgewiesen. Dabei beruht der Nachweis in wässrigen Proben vor allem auf einem Ausfiltern von Partikeln größer als ca. 1 µm und in den meisten Fällen auf mikroskopischer Detektion. Dies führt dazu, dass kleinere Partikel nicht mit erfasst werden. Jedoch ist zu erwarten, dass bei denselben Prozessen neben Mikropartikeln auch Nanoplastik entsteht. Die drei häufigsten Plastik-Polymere sind Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyren (PS). Im Mittel sind 4 % des Gewichtes der Partikel Additive, von denen etwa die Hälfte Weichmacher sind. Weiterhin können Plastik-Monomere in den Partikeln enthalten sein oder persistente organische Verbindungen (POPs) wie z.B. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) an die Partikel adsorbieren. Diese Adsorption ist bei kleineren Partikel wahrscheinlich höher, da sie ein größeres Oberfläche/Volumen-Verhältnis besitzen. Auch anorganische Verbindungen wie Metalle können sich an den Plastikpartikeln ansammeln. Die Literatur zu Mikroplastik ist bisher von umweltbezogenen Studien geprägt. Erste in vivo-Versuche an Nagern sowie in vitro-Versuche an Modellen des intestinalen Epithels beschäftigen sich auch mit der oralen Aufnahme von Mikro- und Nanoplastik beim Menschen. Sie zeigen, dass die Partikel teilweise bioverfügbar sind. Aufnahme und Transport hängen jedoch von der Größe der Partikel und ihrer Beschichtung ab. In einigen, aber nicht allen Tierversuchen wurden Partikel in der Leber, Milz und Niere gefunden. Zusätzlich spielt das Darm-assoziierte Immunsystem, die Peyerschen Plaques, mit seinen auf Antigen-Aufnahme spezialisierten M-Zellen eine wichtige Rolle für die Partikelaufnahme, während es Hinweise darauf gibt, dass der Mucus des intestinalen Epithels eine schützende Funktion hat. Bei den meisten dieser Studien kommen vor allem Polystyrenpartikel als Modellpartikel zur Anwendung, da sie einfach herzustellen und in ihrer Größe und Oberflächeneigenschaften einfach zu variieren sind. Zudem sind sie kommerziell erhältlich und lassen sich mit vielen Fluoreszenzfarbstoffen markieren. Jedoch repräsentieren sie nur eines der am häufigsten vorkommenden Materialien. Neben der Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit der Partikel sind mögliche toxikologische Effekte nur wenig untersucht. So zeigen z.B. umwelttoxikologische Untersuchungen einen Nährstoffmangel in aquatischen Modellorganismen aufgrund einer Überladung der Verdauungssysteme mit Plastikpartikeln. An einem Versuch mit Hühnern konnte eine Reduktion der Eisenaufnahme gezeigt werden, die jedoch nach einiger Zeit durch die Tiere kompensiert werden konnte. Im Rahmen des oben beschriebenen Kontextes soll sich das vorliegende Projekt mit der Aufnahme und der Wirkung von Nano-und Mikroplastik in Darm und Leber beschäftigen. Dafür kommen vor allem in vitro-Modelle des intestinalen Epithels in Form von Caco-2 Mono- und Co-Kulturen sowie die Leberzellmodelle HepG2 oder HepaRG zum Einsatz. Als Modellpartikel dienen unterschiedlich große Polystyrenpartikel sowie Partikel aus anderen gängigen Materialien. Untersucht werden Zellviabilität, Transport und Aufnahme der Partikel an der intestinalen Barriere sowie die Wirkung auf Enterozyten und Hepatozyten nach Langzeitinkubation.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Toxikologie
