Micro-nanoplásticos y su impacto ambiental, en la salud de los ecosistemas y los seres que los habitamos y la importancia de mirar hacia otras fuentes para obtención de biocompuestos o compuestos que sean biodegradables.
(Parte II).
Debido a la importancia del tema de las partículas plásticas y a la extensión del artículo hemos decidido fragmentar esta segunda parte para la entrega de una tercera.
En esta segunda entrega abordaremos algunos estudios que han investigado los efectos de los m.p. (microplásticos) y n.p. (nanoplásticos) en organismos vivos y plantas de interés alimentario. Finalmente en la tercera parte abordaremos algunas investigaciones realizadas en México.
“Si la sociedad detuviera ahora toda la contaminación plástica, los niveles de desechos m.p. y n.p. seguirían aumentando”.
La distribución de los m.p. y n.p. es mundial; es uno de los mayores productos realizado por el hombre con el que tenemos contacto prácticamente a diario. Podemos encontrar m.p. además de en la ropa y objetos cotidianos, en gran cantidad de insumos de producto personal como pueden ser exfoliantes faciales, corporales y pastas dentales, sin mencionar las sustancias que pueden desprenderse de diferentes envases, sobre todo cuando son expuestos al calor o a los rayos del sol (algunos aditivos como los ftalatos que son utilizados como plastificantes para ablandar productos plásticos, se han detectado en leche materna, sangre y orina humana). Además de que se han detectado metales y nanopartículas metálicas como óxido de zinc (en embriones de pollo causan anomalías craneoencefálicas) en la superficie de los m.p. y n.p., se han encontrado microorganismos patógenos como E. Coli y Vibrio spp. entre otros.
Cuando estas partículas entran al sistema biológico, los contaminantes adheridos pueden también acumularse en los tejidos adyacentes y pasar de un organismo a otro a través de la cadena alimenticia. El estudio de los daños de estas partículas se ha documentado en diversos estudios, evidencian efectos adversos como la reducción de la tasa de alimentación debido a la sensación de saciedad u obstrucción y daño de tracto intestinal, reducción en el rendimiento depredador, disminución de la actividad neurofuncional, daño oxidativo, desarrollo de patologías y mortalidad, entre otras.
Se ha detectado que la presencia de partículas plásticas aumentan la acumulación de especies reactivas de oxígeno y que aumenta el estrés oxidativo en animales acuáticos como los peces cebra en su etapa juvenil, y exacerba la toxicidad de los fungicidas azólicos (como el ketoconazol y fluconazol). En vertebrados marinos también se ha informado de la presencia de partículas plásticas en cerebro de pez Carassius carassius (una especie de carpa) al haber sido alimentados con Daphnia magna (un crustáceo planctónico) después de haber sido expuestos a n.p. Se observó que esta situación interfiere en el cambio de comportamiento de los peces, además de cambiar la estructura del cerebro y disminuir su contenido de agua. En hígado, branquias, sistema linfático y sistema circulatorio de animales marinos también se han detectado estas partículas. Al parecer la vida marina además de su consumo de plásticos por las similitudes visuales con sus alimentos, se ven atraídos de manera activa por los olores emitidos de esos contaminantes. Actualmente la hipótesis principal es que “las algas que incrustan los desechos plásticos liberan sulfuro de dimetilo (DMS), lo que hace que la fauna identifique erróneamente el plástico como fuente de alimento” (lo que se conoce como trampa olfativa).
Imagen del artículo: Wang, M., et al. (2023). Nanoplastics causes extensive congenital malformations during embryonic development by passively targeting neural crest cells.
Un estudio encontró que la oleamida (una que molécula que también es un líquido endógeno natural en mamíferos y pertenece a la misma familia de los endocannabinoides) un deslizante de los más usados en la fabricación de plásticos, se filtra activamente de los equipos analíticos de plástico y de las bolsas de polietileno de calidad alimentaria aprobadas por la FDA al agua de mar. La oleamida generalmente se agrega al 3% por lo que se podrían estar acumulando cantidades significativas de este aditivo en los océanos. Por su naturaleza endógena en mamíferos, se ha sugerido que actúa como una molécula de señalización neuroactiva, interactuando con los sistemas GABAérgico y dopaminérgico que están relacionados con el olfato en peces y crustáceos marinos. En el estudio se expuso al cangrejo ermitaño (Pagurus bernhardus) a bajas concentraciones de oleamida (10-5 mol/L) y se observó un aumento significativo en el consumo de oxígeno de los cangrejos y al mismo tiempo atracción a una supuesta fuente de alimentos.
En animales terrestres como los pollos (que picotean casi cualquier cosa) también se han detectado en mollejas y en sus heces.
Un estudio realizado en embriones de pollo observó que los n.p. (son teratogénicos) pueden retrasar el desarrollo y aumentar la mortalidad, provocar la deformación del órgano cardíaco disminuyendo significativamente su respuesta; también provocan ensanchamiento anormal de los vasos sanguíneos vitelinos y en algunos casos la fusión ectópica de las aortas dorsales, se observaron casos de ramificación anormal de las arterias del arco faríngeo así como defectos en el tabique ventricular y defectos en el tabique aortopulmonar. El estudio menciona que el daño sucede probablemente por el daño que sufre la cresta neuronal, que es esencial para el desarrollo normal septal aortopulmonar del corazón y la pared de los grandes vasos. También se observó ectopia cordis (un fenotipo asociado a malformaciones cardíacas congénitas en humanos) y microftalmia (donde uno o ambos ojos son anormalmente pequeños). Se encontró que las malformaciones están directamente relacionadas con la cantidad de partículas plásticas (5mg/ml provocó malformaciones en 100% de los embriones supervivientes).
Es posible que la presencia de estás partículas causen una mayor respuesta inflamatoria como se ha demostrado al ser encontrados en ovarios y testículos de ratones.
También se ha observado una posible interferencia en el metabolismo y posible causa de obesidad en estudios con animales.
Los n.p. también pueden cambiar la estructura secundaria de las proteínas. En 2019 un estudio en simulación computarizada encontró que los aminoácidos con cadenas laterales no polares, como la fenilalanina y el triptófano, son propensos a adsorberse en la superficie de las partículas de n.p. La formación de estructuras similares a micelas alrededor de estas partículas “muestran que su naturaleza hidrofóbica puede quedar enmascarada por biomoléculas” lo que afecta su solubilidad y comportamiento de agregación. Debido a este comportamiento es probable que estás partículas plásticas se incorporen directamente e interfieran con la estructura a nivel molecular de las proteínas, moléculas funcionalmente cruciales de la materia viva. El estudio planteó la hipótesis a través de sus hallazgos, de que “la fuerte interacción de partículas de n.p.-aminoácido puede interferir con el plegamiento de las proteínas”. La importancia de los hallazgos de este estudio va más allá del mero efecto destructivo de los plásticos sobre proteínas. Existen cambios conformacionales similares que se sabe que inducen una reacción en cadena de desnaturalización de péptidos autocatalítica en todo el organismo. Otro estudio en 2020 (in vitro) encontró sobre las interacciones n.p.-proteínas resultados que confirman los resultados de la simulación; observaron la formación de coronas en las partículas de n.p. mediante la adsorción de proteínas en la superficie del plástico, la estructura secundaria de las proteínas cambió y por lo tanto se desnaturalizaron. En el 2022 se publicó otro estudio en el que se incubó plasma humano y nanopartículas de poliestireno; se observó que “se forma una corona de proteína dura tras el reordenamiento estructural de la ubiquitina (proteína que se encuentra en casi todas las células del organismo y que regula la degradación de proteínas en el proteasoma, controlando muchas de las funciones esenciales de la célula) , inducido por la adhesión de nanopartículas de poliestireno.” Por lo que las funciones proteicas pueden verse alteradas afectando el metabolismo celular.
Imagen del artículo: Hollóckzi, O. and Gehrke, S. (2019). Nanoplastics can change the secondary structure of proteins
En las plantas terrestres y de importancia alimentaria también se han detectado n.p. y m.p.
Un estudio el cual su objetivo principal fue describir la dinámica de los organismos que viven en fitotelmata (en este caso Cardo Dipsacus) detectó de manera accidental microplásticos en los sedimentos de agua del fitotelma (aunque en bajas concentraciones); mencionan que la fuente más probable de contaminación es a través de la suspensión de partículas en la atmósfera ya que en los lugares donde se recogieron las muestras no se encontraron fuentes de contaminación ni tampoco en los alrededores inmediatos. Otra fuente probable es el transporte zoonótico (activo o pasivo) a través de caracoles vivos o ahogados y sus excrementos en el fitotelma. En China, en el Instituto de Ciencias del Suelo en Nankín, se ha comprobado la contaminación de estas partículas en plantas comestibles como las verduras al ser regadas con aguas residuales. En el estudio encontraron m.p. en trigo y lechuga cultivadas en hidroponía y en matrices de arena o suelo arenoso. Mencionan que las grietas de las raíces es la vía de entrada de las partículas y que en esas plantas estudiadas migran hasta los brotes.
En Chile, en la Universidad de Concepción se analizó el potencial de absorción de m.p. en plantas de maíz al exponerlas a perlas de polietileno, notaron que las plantas de maíz expuestas a m.p. contenían mayor concentración (30%) de carbono en la raíz, este carbono procedía de los m.p. y no de la planta. En estas plantas no se encontró migración de las partículas plásticas hacia las partes aéreas; “en cultivo hidropónico con aguas contaminadas, los m.p. se adhieren a las raíces” y al acumularse perjudican la absorción de agua y nutrientes, provocan un menor crecimiento limitando la captación de los mismos. Además, mencionan que los m.p. pueden llegar por esta vía a organismos consumidores de raíces. Esta observación es importante porque en la cadena alimenticia se consumen raíces y tubérculos como las papas y zanahorias, entre muchas otras.
Imagen del artículo: Urbina, M., et al. (2020). Adsorption of polyethylene microbeads and physiological effects on hydroponic maize.
Nota.
La oleamida (amida del ácido oleico) es un compuesto orgánico que se utiliza como deslizante en la fabricación de plásticos. Se procesa principalmente a partir de aceite vegetal y tiene la apariencia de pequeñas partículas cerosas sin olor peculiar. Es un surfactante no iónico que no es tóxico, no corrosivo y tiene un rendimiento excelente. Se utiliza también en la industria de los colorantes, como antioxidante para metales, en papel para fotocopiadoras, como agente desmoldante para moldeo por inyección de poliofelinas y también es usado como suplemento para promover la relajación y apoyar hábitos de sueño saludables.
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