Wie reagieren Zellen auf Nanoplastik?

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

Kunststoffpartikel gelangen in die Umgebung von verwitterndem und verrottendem Polymermaterial, Autoreifen oder Kleiderschuppen und vielen anderen Quellen. Folglich können verschiedene Arten von Mikroplastikpartikeln eingeatmet oder mit Getränken und Lebensmitteln aufgenommen werden.

Nach heutigem Kenntnisstand gilt Mikroplastik als relativ geringes Risiko für die menschliche Gesundheit. Es ist zwischen einem Mikrometer (Millionstel Meter, Einheit µm) und fünf Millimetern (Tausendstel Meter, Einheit mm) groß und damit zu „sperrig“, um nennenswert von menschlichen Zellen aufgenommen und im Körper verteilt zu werden . Es ist unverdaulich und wird größtenteils wieder ausgeschieden.

Nanoplastik kann in die Zellen eindringen

Anders sieht es bei kleineren Partikeln, Submikro- und Nanokunststoffen aus. Diese Partikel sind zwischen einem Nanometer (milliardstel Meter, Einheit nm) und 1000 Nanometer (entspricht einem Mikrometer) groß. Ob und in welchen Mengen sie in den menschlichen Körper gelangen können, ist noch nicht sicher bekannt.

Holger Sieg und sein Team beschäftigten sich mit Submikrometer- und Nanoplastikpartikeln und deren Auswirkungen auf menschliche Dünndarm- und Leberzellen. Da diese Partikel so klein und schwer zu untersuchen sind, ist es nicht einfach, verlässliche Erkenntnisse über ihre Auswirkungen auf menschliches Gewebe zu gewinnen. Dazu nutzte das BfR-Team verschiedene Mikroskopie- und Testmethoden. Die Zellen werden verschiedenen Arten von Kunststoffen ausgesetzt, die in Plastikbesteck und -besteck oder in Lebensmittelverpackungen verwendet werden.

Die Darmschleimhaut nimmt nur wenige Mikropartikel auf

Es stellte sich heraus, dass je kleiner die Partikel waren, desto mehr wurden sie absorbiert. Auch die Art der Partikel spielte eine wichtige Rolle. Die Zellen des Dünndarms als natürliche Barriere zwischen Darminhalt und Organismus waren recht widerstandsfähig. Mikroplastik „sickerte“ nur zu einem geringen Teil in die Zelle. Die noch kleineren Partikel im Submikrometerbereich konnten dagegen in Darm- und Leberzellen in größeren Mengen gemessen werden. Die Partikel hafteten entweder direkt an den Zellmembranen oder wurden in kleinen Bläschen der Zellmembran eingeschlossen, ein Prozess, der als Endozytose bekannt ist.

Ob solche künstlichen Einschlüsse den normalen Stoffwechsel der Zelle stören können, ist noch nicht klar. Plastikpartikel können auch potenziell schädliche Stoffe an sich binden und wie ein „Trojanisches Pferd“ in die Zelle bringen. Mögliche Wirkungen von Submikrometer und Nanoplastik werden diskutiert, zum Beispiel entzündliche Wirkungen. 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 dazu beitragen, Wissenslücken über das Verhalten kleinster Kunststoffpartikel zu schließen“, schließt BfR-Experte Holger Sieg op. „Ob die Ergebnisse auch für den Menschen gelten, lässt sich allerdings noch nicht sagen. Dazu müssen die Laborbefunde in Folgeexperimenten verifiziert werden.“

Bezug: Paul MB, Fahrenson C, Givelet L, et al. Außer Mikroplastik – Untersuchung der gesundheitlichen Auswirkungen von Submikron- und Nanoplastikpartikeln nach oraler Aufnahme in-vitro. Mikroplastik und Nanoplastik. 2022. Doi: 10.1186/s43591-022-00036-0