Lees in dit artikel dat de impact van nano- en microplastics op de menselijke gezondheid nog grotendeels onbekend is. Vervolgonderzoek is daarom gewenst. Want al decennialang komen mensen in hun leefomgeving via de lucht, water en voeding in aanraking met deze kleine plastic deeltjes die variëren in grootte van nano- tot micrometers.

plastic deeltjes op vingertoppen

Gezondheidsschade bij mens en dier

Bij dieren zien we al wel dat deze deeltjes, weliswaar bij hoge concentraties, gezondheidsschade (deeltjestoxiciteit) kunnen veroorzaken. Daarnaast kunnen de deeltjes wellicht schadelijke chemische stoffen of ziektekiemen het lichaam binnenbrengen.

Binnen het ZonMw- programma Microplastics & Health zijn de gezondheidseffecten van microplastics voor de mens in kaart gebracht met 15 projecten. Alle projecten zijn gestart in 2019 en daar zijn nu de eerste resultaten van bekend. Experimenteel menselijk materiaal of proefdieren zijn blootgesteld aan micro- en nanoplastics. Daaruit blijkt dat kleine plastic deeltjes de darmwand, de longen, de placenta en zelfs de bloed-hersenbarrière kunnen passeren. Ze blijken ook het functioneren van deze verschillende lichaamscellen te verstoren. Ook treden soms ontstekingsreacties op.

Verminderde darmwerking

Via de voedselketen, zoals het eten van vis en schelpdieren, komen plastic deeltjes het lichaam binnen en in contact met de darmen. Lange tijd was het effect op onze darmgezondheid onduidelijk, maar nu komen de eerste resultaten binnen. Kortdurende blootstelling aan plastic deeltjes met een grootte van 1 tot 10 µm lieten de werking van de dikke darm afnemen. Soms hadden deeltjes ook invloed op de levensvatbaarheid van de cellen en de doorlaatbaarheid (getest op menselijke- en varkenscellen), maar alleen bij hoge concentraties. De plasticsoorten HDPE en nylon konden de barrièrefunctie van de darm laten afnemen. De doorlaatbaarheid van de cellen nam daardoor toe. De plasticsoort polystyreen was hier ook toe in staat en al binnen 5 uur na blootstelling inwendig te zien in de darm. Zo'n 6% van de geteste deeltjes nam de darm op. Deeltjes van 10 µm passeerden het gemakkelijkst het darmmembraan door hun grote invloed op de darmpermeabiliteit.

Chemische stoffen in de darm

De inname van voeding vergroot de blootstelling aan micro- en nanoplastics van onze darmen. Daar kunnen chemische stoffen uit vrij komen, zoals weekmakers en vlamvertragers, die ook uit verpakkingsmateriaal in ons voedsel kunnen komen. Er blijken maar liefst 183 van zulke chemicaliën aanwezig te zijn op microplastic strandafval. Uit de nieuwste resultaten van de darmprojecten blijkt dat deze chemicaliën, die meeliften op de microplastics, de darmwand kunnen passeren. Het gaat dan om potentieel giftige organische verbindingen, zoals persistent organisch verontreinigde stoffen, die door de mens gemaakt zijn. Deze stoffen werden, naast ook metalen, aangetroffen op microplastics gevonden op het strand. Zo'n 22 chemicaliën konden het darmepitheel passeren, getest in een celkweekmodel. Sommigen bereikten het binnenste van de darm en andere organen van het maagdarmstelsel.

In totaal beïnvloedden 18 chemicaliën moleculaire en cellulaire processen op een zodanige manier dat er ongewenste pathways in gang werden gezet die een verstoorde weefselfunctie en/of hormoonhuishouding tot gevolg kunnen hebben. Een kanttekening bij dit experiment is wel dat de blootstelling van de mens niet meegenomen is, dus het is onduidelijk of de geteste hoeveelheden microplastics in het darmmodel een realistische uitkomst geven. Mogelijk zijn de blootgestelde hoeveelheden in werkelijkheid lager, maar die blootstelling is wel chronisch.

Ontstekingsreacties

In het bloed zijn macrofagen, een bepaald type afweercel dat normaal ziekteverwekkers omsluit en vernietigt, extra actief als reactie op microplastics. Dat geeft aan dat ontstekingsreacties kunnen optreden. Door de aanwezigheid van microplastics in de darm werden ook ontstekingseiwitten geactiveerd. Maar niet altijd, want dat ligt aan het geteste soort plastic. Vooral polystyreen blijkt bijvoorbeeld ontstekingseiwitten aan te wakkeren. Ook bepaalde afweercellen van het adaptieve immuunsysteem zijn dan extra actief. Onderzoekers zagen dat 'verweerde' plastic deeltjes, die door UV-straling en oppervlaktewater zijn aangetast, een grotere reactie van lichaamscellen veroorzaken.

Verstoorde longfunctie

Ook de longen ondervinden negatieve invloeden van de aanwezigheid van microplastics. In de longen passeert bijna 4% van een hoge concentratie aan polystyreen nanoplastics door het weefsel. Binnen 24 uur is dit type plastic al te zien in de longen. Ook was er een lichte ontstekingsreactie in de longen te zien.

Aangezien hoge blootstelling aan microplastic vezels bij textielarbeiders in verband is gebracht met het ontstaan van longziekten, is ook het effect van polyester- en nylonvezels op de longen onderzocht. Dat gebeurde op nagebouwde minilongen. Zowel muizenlongepitheel als longepitheel van de mens is onderzocht. Deeltjes van 15 en 10 µm werden opgenomen door de luchtwegen. De kleinste deeltjes van 5 µm bereikten zelfs de longblaasjes, de uiteinden van de luchtpijptakjes. Het resultaat was dat de minilongen minder goed groeiden of gerepareerd werden na schade.   

Schadelijke chemicaliën uit nylonvezels

Vooral nylonvezels remden de groei van de longen. De vraag was vervolgens of deze remming het gevolg was van de nylonvezels zelf of van lekkende chemicaliën. De chemicaliën die uit de vezels lekken, bleken de groei te remmen. Verder, zoals eerder vermeld, is een lichte ontstekingsreactie te zien in aanwezigheid van nylonvezels. Nylon grijpt dus direct in op de ontwikkeling van de minilongen, een resultaat dat verder onderzoek verdient.

Inkapseling door afweercellen

Het immuunsysteem reageert ook op microplastics. Afweercellen zien microplastics als lichaamsvreemde deeltjes. Daarom reageren ze hierop zoals ze dat op ziekteverwekkers zouden doen: bepaalde afweercellen kapselen de deeltjes in om ze af te breken. Dat doen ze echter alleen als ze omgeven zijn door bloedeiwitten, ontdekten de onderzoekers. Zo niet, dan laten ze de deeltjes met rust.

Ook is het effect van blootstelling aan microplastics via de huid onderzocht. Afweercellen in de huid worden dan actief en reageren vooral op verweerde plastic deeltjes, dat zijn deeltjes die door UV-straling en oppervlaktewater zijn aangetast. Vervolgens activeren zij de aanvallers van het immuunsysteem, de T-cellen, die allerlei ontstekingsreacties in gang zetten. De grootte van de deeltjes maakte daarbij niet zo uit: deeltjes van variabele grootte werden verorberd door de afweercellen. Het was wel zo dat de kleinste deeltjes de sterkste respons veroorzaakten.   

Allergische reactie

Verder blijkt dat dendritische cellen, bepaalde eerstelijns afweercellen actief in met name de huid, sterker reageren zodra ze opnieuw in contact komen met plastic deeltjes. Dit is een indicatie voor het ontstaan van een allergie op microplastics: de onderzoekers sluiten niet uit dat dit kan ontstaan na herhaalde blootstelling aan plastics.

In vervolgonderzoek zouden meerdere micro-organismen getest moeten worden en hun microbiële componenten als lipopolysacchariden (LPS) en endotoxines. Ook is het belangrijk de reactie van het immuunsysteem te testen na plasticinname bij darmziektes als Inflammatory Bowel Disease (IBD).

Oceaanplastic en het immuunsysteem

De reactie van het immuunsysteem hangt af van het type plastic en of deze verweerd is of niet. Dat blijkt uit onderzoek waarbij gebruikgemaakt is van in de oceaan en aan de kust verzamelde macroplastics, die in het laboratorium zijn vermalen tot een diversiteit aan microplastics. Vier verschillende typen plastics zijn onderzocht met een grootte van 20 tot 200 µm. De chemische samenstelling, het aantal deeltjes en deeltjesgrootte bepalen hoe intensief afweercellen reageren. Uit de meest recente resultaten blijkt dat de kleinste deeltjes, van 20 tot 50 µm, de celdodende werking van het immuunsysteem het meest stimuleerde. In het vervolgonderzoek willen de onderzoekers meer ontstekingsstoffen testen en ook de reactie van de afweercellen op deeltjes met eventueel aanwezige ziekteverwekkers meten.

Rem op hersenenzym

Nanoplastics kunnen de hersenen bereiken en ook de bloed-hersenbarrière passeren, blijkt uit experimenten met knaagdieren en hersencelkweken. Daar haken ze zelfs in op de communicatie tussen afweercellen: ze remmen een belangrijk enzym dat benodigd is voor de communicatie tussen hersencellen. Het effect op het functioneren van de hersenen is verder beperkt, of vanwege de korte experimentele duur nog niet aangetoond. Vervolgonderzoek naar langetermijneffecten van nanoplastics op de hersenen is daarom nodig.

Plastic deeltjes in menselijk bloed, placenta en vruchtwater

De onderzoekers zijn nog aan het bekijken of en in welke mate plastic deeltjes in de menselijke placenta, vruchtwater en bloed aanwezig zijn. Omdat er slechts een paar monsters getest zijn, zijn onderzoekers terughoudend om te concluderen dat plastic deeltjes aanwezig zijn (in meetbare concentraties) in de bloedcirculatie en de foetale omgeving. In een laboratoriumsetting is de opname van kleinere microplastics en nanoplastics door placentacellen wel aangetoond.

Schade aan placentacellen

In vitro experimenten zijn uitgevoerd met een menselijk placenta cell model. Al na 1 tot 2 uur blijken microplastics zichtbaar te zijn in de placenta, vooral de kleinste deeltjes nemen de placentacellen snel op. Zowel de deeltjes zelf als eventueel uitlekkende chemicaliën kunnen schade aanrichten aan de foetale omgeving.

Aangetoond is ook dat de expressie van een specifiek gen veranderde onder invloed van ongerepte of schone microplastics. Dat gen codeert voor een eiwit dat een rol speelt in de vrouwelijke hormoonproductie. De implicaties daarvan worden nog verder uitgezocht. Ook gaan ze verder kijken naar verschillende typen verweerde en schone microplastics en hun opname en transport in de placenta. Eventuele hormoonverstoringen en het effect op het immuunsysteem nemen ze dan mee.

Ziekteverwekkers op microplastics

Microplastics zijn in oppervlaktewater ook een goede drager van ziekteverwekkers zoals bacteriën. Deze ziekteverwekkers kunnen zich, gehecht aan microplastics in het water, over grote afstanden verplaatsen en een gevaar vormen voor de volksgezondheid. Zowel bij de kust als de grens is de rivier de Rijn bemonsterd om dit te onderzoeken. Verschillende plastics werden verzameld, meer dan 200.000 deeltjes per m3 water. Daarop trof men potentiële ziekteverwekkende en plastic afbrekende bacteriën aan.

In een ander project werden microplastics blootgesteld aan het water dat uit een rioolwaterzuiveringinstallatie kwam. Ze bleken microbiologisch verontreinigd, te zien aan de vele genen die aanwezig waren waarmee bacteriën resistent zijn tegen antibiotica. Deeltjes uit vieze omgevingen hadden meer resistentiegenen dan deeltjes verzameld op schone plekken. Ook lieten deeltjes met aangehechte micro-organismen uit het milieu een sterke immuunrespons zien. Van alle geteste deeltjes bleken de meest verontreinigde deeltjes uit het milieu afkomstig te zijn. Deeltjes met biofilms - die algen en potentiële ziekteverwekkers bevatten – gaven een sterkere immuunrespons in een getest celkweekmodel. Bij deeltjes van 10 en 90 µm was een sterke immuunrespons te zien, maar niet bij een veel kleiner deeltje van 1 µm. Vervolgonderzoek is nodig met een gecontroleerde blootstelling in het lab met een vaste tijdsduur. Ook moet blootstelling aan verschillende deeltjes en meeliftende pathogenen in de omgeving verder worden getest.

Verontrustende resultaten

Kortom, deze eerste resultaten van het effect van micro- en nanoplastics in het lichaam geven aan hoe urgent en relevant verder onderzoek is. De vertaling van de resultaten naar de mens is in veel gevallen nog lastig te maken. Dat komt met name doordat een goede risicobeoordeling nog ontbreekt. Toxicologen werken aan een risicobeoordelingsmodel om precies te kunnen analyseren wat de risico's van plasticinname via voeding, lucht of water zijn. Ondanks dat er dus nog veel onzekerheid zit in de interpretatie van de eerste laboratoriumresultaten, zijn de uitkomsten wel verontrustend te noemen. Ook omdat de hoeveelheid kleine deeltjes in de leefomgeving blijft toenemen. En omdat bijvoorbeeld uit onderzoek naar fijnstof, waar plastic deeltjes in zitten, blijkt dat kleine deeltjes in ons lichaam komen en daar tot gezondheidseffecten leiden.

Het is duidelijk dat nano- en microplastics zeker een negatieve invloed op onze gezondheid kunnen hebben, maar in welke mate en in welke situaties dat geldt, is lastig te concluderen als de risicobeoordeling nog ontbreekt. De doorbraakprojecten worden voortgezet in het nieuwe publiek-privaat consortium MOMENTUM. Verder vervolgonderzoek is echter noodzakelijk om de werkelijke gezondheidsrisico's en oplossingsrichtingen concreter te maken. In dit artikel zijn de resultaten meegenomen zoals de onderzoekers die hebben gepresenteerd tijdens het symposium op 4 november 2021, georganiseerd door MOMENTUM en ons. Het is een uitbreiding van het artikel dat wij op 4 november 2021 voor de start van het symposium publiceerden. Lees het verslag van dit symposium. Of lees meer over onderzoek in onze publicatie over de gezondheidseffecten van microplastics.

Microplastics en gezonde leefomgeving

Bekijk in onze publicatie 'Gezonde leefomgeving' de relatie tussen microplastics en het ZonMw-brede onderwerp Gezonde leefomgeving. Binnen dit onderwerp richten wij ons op hoe, door mensen te beschermen tegen risico's zoals klimaateffecten, zoönosen en milieu, de leefomgeving op een positieve manier kan bijdragen aan de gezondheid van mensen. Ook het bevorderen van gezond gedrag (bewegen, voeding, met aandacht voor gezondheidsverschillen) speelt hierbij een rol.

Naar boven
Direct naar: InhoudDirect naar: NavigatieDirect naar: Onderkant website