INTRODUCCIÓN

Las contaminaciones de microplásticos (MP) y nanoplásticos (MNP) representan un alarmante problema brecha de estudio medioambiental y biomédico, que convoca a la comunidad científica internacional a su impostergable abordaje^1-3. Estas partículas, que se caracterizan por su tamaño microscópico (< 5 mm los MP; < 100 nm los MNP), han sido detectadas en casi todos los ecosistemas del planeta^4-6. En ese orden el objetivo de estudio fue realizar una revisión sistemática de la evidencia científica actual correspondiente a los mecanismos de interacción y afectación de los microplásticos (MP) y nanoplásticos (MNP) sobre sistemas biológicos como mecanismos de bioacumulación y toxicidad.

La exposición humana a la contaminación por MP y MNP es abordada desde diversos enfoques en función de la exposición: por ingesta animal de alimentos y/o agua contaminados, por inhalación de partículas en el medio aéreo, o por vía dérmica con productos del uso cotidiano⁷. Oßmann, et al⁸, reportaron cifras alarmantes referidas a la presencia de microplásticos en el agua mineral contenida tanto en botellas de vidrio, como en envases reutilizables de tereftalato de polietileno (PET), fluctuando entre 2649 ± 2857 en envases plásticos desechables de agua mineral y 6292 ± 10521 en los envases de vidrio, de lo que se infiere que aun cuando las envases de plástico constituyen vectores de biocumulación de polímeros, el agua envasada en botellas de vidrio no brinda protección contra los MP y MNP, en tanto al momento del envasado se encuentra contaminada^{(9, 10)}.

La literatura refiere la existencia de relaciones significativas entre el contacto con MP y MNP, y cambios asociados al microbiota intestinal¹¹. La evidencia acumulada sugiere que estas partículas, así como los aditivos químicos correspondientes, disponen del potencial para interferir en diversos sistemas hormonales del organismo^(12-14). El perfil fisicoquímico específico de las MNP y MP, que comprende tamaño, morfología, composición química, carga superficial y grado de hidrofobicidad, determina en buena medida su potencial toxicológico, así como su capacidad de provocar efecto de disruptores endocrinos¹³. Aunado a lo precedente, la exposición a las MP y las MNP y su potencialidad para producir efectos transgeneracionales a partir de mecanismos epigenéticos, constituye una no muy lejana alerta epidemiológico. La literatura también refiere que la exposición preconcepcional, prenatal y perinatal a disruptores endocrinos puede alterar patrones de metilación del ADN y modificar la expresión del genoma de la descendencia y esto podría tener consecuencias para la salud metabólica y reproductiva de la descendencia a largo plazo^{(13, 15)}.

Amplia literatura relata que los MP y MNP constituyen contaminantes emergentes con potenciales implicaciones para la salud humana originadas por múltiples mecanismos fisiopatológicos, siendo su pervasividad ambiental, capacidad para modificar barreras biológicas y contaminar el ambiente actuando como transportadores de otros contaminantes ^{(7,8,14,16,17} o bien la de actuar como disruptores endocrinos.

METODOLOGIA

El estudio constituye una revisión sistemática de literatura mediante el método PRISMA, referente a estudios orientados hacia los efectos de la bioacumulación y toxicidad de microplásticos, considerando como criterios de exclusión: E1 estudios anteriores al 2020; E2 estudios en idiomas diferente al inglés o español.; E3 no constituyen artículos científicos evaluados por pares; E4 excluye editoriales, resúmenes, informes, tesis y ensayos; E5 Títulos y/o resúmenes no vinculantes; E6 Estudios duplicados. Las fuentes de información consultadas corresponden a las plataformas PubMed, Scopus, Web of Science (WoS), ScienceDirect y Google Scholar (Figura 1). Los operadores booleanos correspondientes a cada plataforma se describen en la tabla 1.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1.  Diagrama de cribado. 

RESULTADOS

Los estudios incluidos fueron agrupados en 4 bloques en función de la especificidad temática, como se observa en la Tabla 2.

Zajác, et al¹⁷ señalaron que mediante espectroscopia FTIR y Raman, se evidencia los efectos adversos sobre diversos sistemas orgánicos humanos fundamentalmente a nivel gastrointestinal, inmunológico, reproductivo y neurológico. En el mismo orden, Alberghini et al¹⁸ e Ibrahim et al¹⁹ establecieron la trazabilidad de las investigaciones referidas a los efectos potenciales de los microplásticos y nanoplásticos para el sistema gastrointestinal. Deng et al²⁰⁾ encontraron que los estudios han confirmado el potencial carcinogénico indirecto de los MP y su interferencia con el proceso hematopoyético derivando en potencial y anómala proliferación celular e incrementando la carcinogénesis. Fournier et al¹¹⁾ se orientaron hacia el estudio de la biología de los MP como promotores de alteración de la respuesta inmunitaria y grandes distorsiones del microbioma, sugiriendo complejos mecanismos de interacciones entre los microplásticos y los sistemas biológicos.

Alberghini et al¹⁸, en referencias a la bioacumulación de contaminantes orgánicos persistentes (COP), señalaron que la exposición a los MP y MMP está vinculada a multiplicidad de patologías entre las que menciona el cáncer, diabetes, disrupción endocrina y obesidad. En el mismo orden, Cheng, et al²¹ y Sinha, et al¹⁰ develaron la capacidad de bioacumulación de los MP en tejidos, enfatizando sobre el potencial carcinogénico de los MP. Los estudios observacionales, experimentales y de revisión infieren la vinculación entre MP y múltiples afecciones intestinales. Según Marszałek et al²² y Sheveleva et al²³ las afecciones más comunes se encuentran cambios en la microbiota, incremento en los niveles de permeabilidad y aparición del estrés oxidativo.

Según se evidencia en la Tabla 3 las investigaciones de Balaguer, et al²⁴⁾ y Sofield et al²⁵ indagaron sobre los efectos de los MP y los MNP en el eje intestino-cerebro, revelando evidencias sobre la nociva interacción de los MP con el sistema nervioso. Amrullah, et al²⁶⁾ encontraron citotoxicidad frente a la exposición a MP de poliestireno (PS-MP) de 0,1 y 2 μm. (p.91). Los estudios de Sofield et al²⁵ y Nihart, et al²⁷⁾ y Ruparel²⁸⁾ son cónsonos en referencia a las afectaciones sobre la neurotoxicidad neural y endocrina, traslocación de la barrera hematoencefálica, modificaciones en neurotransmisores, incremento de inflamación cerebral, acumulación de micropartículas en tejidos. Kim et al²⁹⁾ encontraron que la isquemia cerebral, el incremento de la actividad microglial, y, la muerte celular, se encuentra vinculada a concentraciones altas de MP; lo que fue confirmado mediante análisis Western blot. Aunado a ello señalaron la vinculación de los NP con las alteraciones del microbiota, de la respuesta inmune y el riesgo de promover el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

En la Tabla 4 expone lo siguiente: Li, et al⁵, van Ramsdonk et al¹⁶, y Pham et al³⁰⁾ señalaron los altos niveles de exposición de los seres humanos a los MP y MNP, vinculado a la ingesta alimenticia, agua, interacción con el ambiente, contacto dérmico entre otros. Ragusa, et al³¹⁾ encontraron que la literatura refiere la detección en la leche materna de múltiples MP y MNP como ésteres de fenilo polibromados (PBDE), bifenilos policlorados (PCB), pesticidas organoclorados, fenoles, ftalatos y sustancias perfluoro y polifluoro alquiladas (PFAS).

Yan, et al³² encontraron la presencia de MP en heces humanas, lo que, aunado a los hallazgos de Li, et al.⁵ que les vinculan a efectos genotóxicos que incluyen estrés oxidativo, disfunción metabólica, neurotoxicidad, evidencian los procesos bioacumulativos de MP y MNP. Este estudio es cónsono con los resultados de Carvalho, et al³³⁾ quienes señalaron la potencial alteración del ADN, y, los de Gautam, et al³⁴⁾ y Kim et al³⁵⁾ quienes encontraron indicios de vinculaciones con la inducción de fibrosis pulmonar, activación de cascadas de señalización, estrés oxidativo y neurotoxicidad.

Por su parte Lu, et al³⁶⁾ encontraron estrés oxidativo causado por los MP generando apoptosis de los cardiomiocitos que deriva en fibrosis miocárdica. Vdovchenko y Resmini⁷⁾ develaron correlaciones significativas con enfermedades inflamatorias intestinales y hepáticas.

Los estudios precedentes, mostrados en la tabla 5 revelan el panorama complejo sobre los efectos de micropartículas en sistemas biológicos. Gautam, et al³⁴, señalaron que la citotoxicidad de los MP y MNP en bajas concentraciones es poco significativa en ensayos de viabilidad celular, no obstante, al incrementarse la concentración la viabilidad celular disminuye. Bastyans et al³⁷ y Bishop et al³⁸, señalaron modificaciones en señalización inmunitaria. Čurlej, et al¹³⁾ señalaron, enfatizan sobre los efectos como disruptores endocrinos d ellos MP y MNP, con alta potencialidad de generar alteraciones hormonales e incluso carcinogénesis. Jiang et al³⁹⁾ señalaron que los MP son acumulados en el tracto gastrointestinal alterando el microbiota intestinal. Hwang et al⁴⁰⁾ identificaron los efectos de la bioacumulación de partículas primarias de poliestireno (PS), que disponen de potencialidad proinflamatoria proporcional al tamaño de la partícula.

Ello es cónsono con las investigaciones de López et al¹⁵⁾ quien refirió la vinculación con genes promotores de vías inflamatorias. Kannan y Vimalkumar¹⁴⁾ y Osman, et al⁴¹ encontraron extensa literatura científica que evidencia los potenciales efectos obesogénicos, incidencia sobre genes vinculados a vías inflamatorias, hemólisis, transferencia materno-fetal y vínculos con diversas patologías. Todo ello evidencia una intrincada red de interacciones que comprometen múltiples sistemas fisiológicos desde niveles celulares hasta sistémicos.

DISCUSIÓN

Los microplásticos (MP) y nanoplásticos (MNP), constituyen contaminantes emergentes ampliamente distribuidos en el medio ambiente. Ello ha generado creciente preocupación científica vinculada a sus posibles implicaciones sobre la salud humana^1-5. La investigación referida al complejo panorama de los mecanismos patogénicos y la interacción de las partículas con los sistemas biológicos humanos avanza gracias a la congruencia de los hallazgos en toda una serie de disciplinas científicas. La literatura analizada expresa tendencias comparativas y de complementariedad, procedentes de líneas de investigación independientes, que de forma convergente ofrecen pruebas convincentes en relación con cuatro mecanismos paradigmáticos de toxicidad las MP y los MNP: Capacidad bioacumulativa^{21,22,25,32,41}, rol vectorial en el transporte de contaminantes ambientales^7,13,31, capacidad intrínseca como disruptores endocrinos y capacidad de traslocación¹³.

Aunado a ello, los estudios de Yan et al³¹, y Vdovchenko & Resmini⁷⁾ coinciden en que la mayoría de los polímeros plásticos encontrados en las muestras de heces de sujetos humanos incluyen tereftalato de polietileno, poliéster, poliacrilato, poliestireno, cloruro de polivinilo (PVC), polipropileno, poliamida, y poliuretano. Vdovchenko & Resmini⁷, refieren al trabajo de Napper, et al⁴², quienes estimaron que “… una carga de lavado (6 kg) de mezcla de poliéster y algodón liberaría 137.951 fibras, el poliéster liberaría potencialmente 496.030 y el acrílico 728.789.” (p. 5).

La evidencia epidemiológica resumida por Li et al⁵, apoya rotundamente una relación directa entre la exposición a MP y la fisiopatología específica, cuantificando mayor concentración de MP (PE, PET, PP, PS, PVC y PC.) en el colon (28,1 partículas/g) e hígado (4,6 partículas/g). Más alarmante aún es que los bebés reportan hasta 5700-82 000 ng/g, en heces, en relación a los adultos que se encuentra entre 2200-16 000, con una media que supera diez veces la media del adulto⁵. En las publicaciones de Kannan & Vimalakumar¹⁴, y Osman et al⁴¹⁾ esta asociación plantea cuestiones básicas sobre la direccionalidad de la exposición a las MP en relación con el desarrollo frente al agravamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal, como lo expresan las investigaciones de Zajác, ⁽¹⁷ Alberghini¹⁸, Marszałek et al²²⁾ y Sheveleva et al²³.

La literatura enfatiza que la exposición humana a MP y MNP se produce a través de diversas vías, incluyendo la ingestión a través de alimentos contaminados^{9,13,16,17,23,30,33}, agua potable^4,7,8,10 residuos domésticos,⁷ inhalación de partículas transportadas por el aire; y el contacto dérmico directo a través de productos cosméticos y textiles sintéticos^{1,3,4,5,18,24}. Los estudios comparativos coinciden en que el agua embotellada es la principal vía de exposición, con concentraciones importantes reportadas por van Raamsdonk¹⁶ de entre 2600 y 6300 MPs por litro. Las estimaciones, cuantitativamente, sitúan a los seres humanos consumiendo entre decenas de miles y varios millones de partículas al año, lo que equivale a exposiciones diarias del orden de varios miligramos¹⁴. Ello sugiere, dada la magnitud, que deben considerarse múltiples vías de exposición en la evaluación global del riesgo relacionado con estos contaminantes.

La capacidad de traslocación de los MP, constituye un indicativo alarmante sobre los efectos bioacumulativos de los mismos, que alcanzan compartimentos que en principio deberían encontrarse protegidos del cuerpo. Los estudios de Marszałek et al²², Osman et al⁴¹, reportan la detección de MP mediante análisis avanzados en sangre periférica, así como en tejidos parenquimatosos (hígado, riñón, placenta). Kim et al²⁷ Nihart et al²⁸ y Ruparel²⁹ enfatizaron sobre afectaciones neuronales y endocrinas que involucran neurotoxicidad neural y endocrina, traslocación de la barrera hematoencefálica, modificaciones en neurotransmisores, incremento de inflamación cerebral, acumulación de micropartículas en tejidos. Cheng, et al²¹⁾ señalaron el potencial carcinogénico de los MP, estableciendo correlación entre la bioacumulación de MP y procesos críticos como el estrés oxidativo, daño mitocondrial y proliferación de biomarcadores cancerosos.

Los diversos mecanismos fisiopatológicos que se han sugerido como causa de la toxicidad de las MP y los MNP incluyen procesos que probablemente estén interrelacionados y han sido comunicados por más de un grupo de investigación. Alberghini¹⁸ y Gautam et al³⁴,refieren que los MP inducen estrés oxidativo, con una producción más exacerbada de especies reactivas del oxígeno, que favorece estados inflamatorios crónicos en diversos tejidos, y cambios en la producción de ciertos mediadores celulares. Ambos estudios convergen en la observación de heterogeneidad de las respuestas celulares a la exposición a MP. Gutam, et al¹², reseñan efectos generalmente proinflamatorios en las células queratinocíticas HaCaT, mientras que las células THP-1 y U937 mostraron en su mayoría respuestas antiinflamatorias. Esta variación sugiere que las células pueden responder de forma diferente en función del tipo de célula y de las características de las partículas contaminantes.

Čurlej et al¹³ enfatizó sobre el efecto disruptor endocrino de los MP destacando el mecanismo del “Caballo de Troya” o efecto vectorial, dado que la toxicidad de las MP trasciendo su toxicidad directa al actuar como «misiles direccionados» muy eficientes para las sustancias tóxicas que existen en el medio ambiente. La capacidad de las MP para adsorber compuestos tóxicos adicionales, tales como aditivos, disruptores endocrinos y metales pesados, genera un componente toxicológico adicional que demanda estudios debido a que el efecto sinérgico o aumento de la toxicidad es mayor que la suma de cada efecto individual. Ello deviene en que el impacto sobre la salud se complejice más difícil de evaluar adecuadamente en la salud humana utilizando métodos toxicológicos tradicionales.

Zajác, et al¹⁷ Alberghini¹⁸ e Ibrahim et al¹⁹⁾ refieren la detección de cambios en el microbiota intestinal como mecanismo patogénico frecuente. Fournier et al¹¹ utilizó un modelo experimental, el M-ARCOL, que permitió demostrar que los microplásticos en forma de polietileno aumentaban significativamente la cantidad de posibles patógenos nocivos, como las Desulfovibrionaceae y las Enterobacteriaceae, mientras que disminuía la abundancia relativa de muchas bacterias beneficiosas, como las Christensenellaceae y las Akkermansiaceae. Estos cambios en el microbioma intestinal tienen importantes consecuencias metabólicas, como la alteración de la producción de ácidos grasos de cadena corta, la modificación del metabolismo normal de los ácidos biliares y defectos en la integridad de la barrera intestinal. La perspectiva ofrecida por Balaguer et al²⁴, Amrullah et al²⁵, Sofield et al²⁶ complementa lo señala por Fournier et al¹¹ al mostrar cómo estos contaminantes pueden alterar el eje microbiota-intestino-cerebro a través de vías nerviosas, endocrinas e inmunitarias, creando una vía de daño para las personas expuestas a las MP.

Kannan y Vimalkumar¹⁴ aportan pruebas sustanciales que apoyan su hipótesis de que los microplásticos son obesógenos ambientales. Señalan que la data del incremento de la producción de plástico coincide con el aumento del sobrepeso y la obesidad en la población mundial en los últimos cincuenta años. Los microplásticos y sus aditivos químicos actúan como obesógenos promoviendo estados obesogénicos a través de múltiples mecanismos moleculares documentados como el caso de la activación del receptor PPARγ, perturbando los procesos normales de desarrollo de los adipocitos, alterando las vías de señalización de la leptina y la grelina y modificando la expresión de los neuropéptidos hipotalámicos. ⁽¹⁴ Los atributos fisicoquímicos específicos de las MP procedentes de residuos plásticos también influyen en gran medida en su potencial toxicológico y en su influencia como alteradores endocrinos. Características como el tamaño, la morfología, la composición química, la carga superficial y la hidrofobicidad tienen un impacto determinante en la interacción que estas partículas tienen con los sistemas biológicos. Bastyans et al³⁷ señalan que el estado de degradación o meteorización de los microplásticos se suma a este factor de consideración al modificar su potencial impacto biológico, optimizando interacciones moleculares adversas y promoviendo el cruce de las barreras biológicas.

En el ámbito metodológico los estudios sobre toxicidad, translocación y potencial impacto biomédico de microplásticos MP y MNP en sistemas biológicos humanos, es complejo, derivado a la multiplicidad de enfoques. Van Raamsdonk¹⁶⁾ describe tres elementos clave del seguimiento: preparación de la muestra, detección e identificación, mientras que Zajác, et al¹⁷ se refieren a los enfoques analíticos de la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), la espectroscopia Raman y la pirólisis-cromatografía de gases-espectrometría de masas. Los diseños de los estudios difieren hasta el punto de que no es posible realizar comparaciones adecuadas, lo que limita la capacidad de desarrollar valores de exposición de referencia. Los estudios examinados proporcionan pruebas razonables de que las MP y los MNP constituye una preocupación emergente para la salud pública mundial vinculadas a las vías de exposición, como contaminante ambiental y como disruptor endocrino.

Las pruebas de la persistencia de las MP y los MNP en los medios ambientales y en la red de distribución mundial de alimentos; su potencial para ejercer efectos sinérgicos adicionales con otros xenobióticos ambientales, y, los efectos lineales de las MP/MNP en la desregulación endocrina y metabólica develan vías de exposición alarmantes para la salud reproductiva con exposiciones crónicas que potencialmente plantean efectos generacionales. Kannan y Vimalkumar¹⁴, Marszałek et al²², Osman et al⁴¹, enfatizan la amenaza que constituye la capacidad de traslocación de los MP y los MNP, lo que se agrava al considerar el flujo transplacentario de microplásticos al feto en desarrollo y los posibles efectos transgeneracionales a través de los efectos epigenéticos. Ello justifica futuras investigaciones orientadas a indagar sobre los efectos transgeneracionales esperados. Es impostergable la implementación de modelos de investigación toxicológica que incorporen todo el espectro de toxicidad concomitante frente a exposiciones de origen multifactorial a los MP y MNP.

CONCLUSIÓN

La crisis ambiental generada por la microplásticos y nanoplásticos trascendió de manera silente el ámbito ambiental, alcanzando el ámbito biomédico y social. Las evidencias científicas dan cuenta de la presencia de MP y MNP en el entorno y de la capacidad de penetrar en el ser humano, superando la barrera hematoencefálica, o la placentaria, lo que suscita los temores por las alteraciones que puede provocar en el feto y, por ende, ante cualquier impacto transgeneracional. Las implicaciones en biomédica no son triviales. El efecto vectorial puede replicar el daño, dado que también puede transportar otros contaminantes a los órganos de pertinencia biológica. Su capacidad como disruptores endocrinos debe considerarse como posible factor de contribución en la emergencia de las disfunciones metabólicas a nivel global. Agravado por el potencial de los MP y MNP para alterar el microbioma intestinal y contribuir al incremento de las enfermedades inflamatorias o trastornos intestinales. Por último, la contaminación o la posible translocación hacia otros órganos constituye una amenaza latente de neurotoxicidad a largo plazo.

Desde la dimensión social el panorama es complejo dada la ubicuidad del plástico y la velocidad de dispersión de los MP y MNP, ello constituye una amenaza sanitaria. Es impostergable la introducción de cambios radicales en los patrones de producción, consumo y, de disposición de desechos, especialmente en el caso del agua embotellada. Esta agua constituye un importante factor de exposición, que, vinculado a las campañas en pro de la hidratación saludable, desdibuja la amenaza y expresa las contradicciones inherentes al consumo.

Las diferencias de exposición expresan asimetrías socioeconómicas profundas, incluyendo la posibilidad de una mayor afectación de poblaciones vulnerables por fuentes contaminadas y las modalidades de acumulación en repositorios plásticos de agua. Aunado a ello, la multiplicidad de metodologías y protocolos de medición y evaluación de amenaza de los MP y NMP complejizan el panorama, dificultando el diseño de estrategias eficientes para confrontar el problema desde sus múltiples aristas. El agravante se encuentra en la creciente evidencia científica sobre los efectos epigenéticos que convocan a asumir el compromiso ético con las generaciones futuras, asumiendo responsabilidades intergeneracionales de prevención frente a los MP y NMP.