Nanoplastics vernietigen 'darm-lever-hersenen': nieuwe bedreiging bij de ziekte van Alzheimer

Wetenschappers van de Monash University (Australië) en de South China University of Technology (China) hebben een gedetailleerde preklinische studie gepubliceerd in Environmental Science & Technology. Hierin tonen ze aan dat doses polystyreen nanoplastics (PSNP's) die equivalent zijn aan achtergrondvervuiling, niet alleen de klassieke hersenverschijnselen van de ziekte van Alzheimer (AD) kunnen verergeren, maar de pathologie ook kunnen verspreiden buiten het centrale zenuwstelsel via de as darm-lever-hersenen.

Vereisten

Plasticvervuiling is een universele milieufactor en nanoplastics (<100 nm) dringen door in alle ecosystemen. Hun impact op de gezondheid heeft de afgelopen jaren tot ernstige bezorgdheid geleid, maar de verbanden met neurodegeneratieve ziekten worden nog onvoldoende begrepen.

Model en ontwerp

• Diermodel: transgene APP/PS1-muizen die belangrijke markers van AD reproduceren (accumulatie van β-amyloïde, tau-pathologie).
• Blootstelling: Inname van 50 nm PSNP in drinkwater in een concentratie van 0,1–1 mg/kg/dag gedurende 12 weken is een realistisch bereik voor mensen.
• Beoordeling van cognitieve functies: Morris doolhoftest en objectherkenning.
  • Weefselanalyse:
  • Hersenimmunohistochemie (markers Iba1, GFAP, β-amyloïde, p-tau)
  • 16S rRNA-sequentiebepaling van ontlasting voor microbiota
  • Leverhistologie (HE-kleuring, Oil Red O)
  • Systemisch plasmacytokineprofiel (ELISA voor IL-6, TNF-α)

Belangrijkste resultaten

1. Versnelde neuro-ontsteking en neurodegeneratie

• Microgliale en astrocytaire respons: het aantal Iba1⁺ microglia en GFAP⁺ astrocyten in de hippocampus en cortex nam met 45–60% toe vergeleken met niet-blootgestelde APP/PS1 (p<0,01).
• Amyloïde plaques en p-tau: het plaque-oppervlak nam toe met 35% en het gefosforyleerde tau (p-tau) nam toe met 28% (p<0,05).
• Cognitief tekort: in het Morris-doolhof nam de tijd om het verborgen platform te vinden met 40% toe, en in de objectherkenningstest daalde de discriminatie-index met 30% (p < 0,01).

2. Intestinale dysbiose en "leaky gut"

• Verminderde α-diversiteit: de Shannon-index in de microbiota daalde met 20% (p<0,05).
• Toename van pro-inflammatoire geslachten: Escherichia/Shigella en Enterococcus namen met 60% toe, terwijl de nuttige Lactobacillus met 45% daalde.
• Functie van de darmbarrière: de expressie van ZO-1-eiwit in het epitheel daalde met 50%, wat gepaard ging met een tweevoudige toename van de plasma-lipopolysaccharide (LPS)-waarden (p < 0,01).

3. Leverschade en systemische ontsteking

• Mate van steatose: volgens de Oil Red O-kleuring is het percentage vetinsluitsels in de lever 3,5 keer toegenomen.
• Hepatitis-achtige veranderingen: verhoogde fagocyteninfiltratie en fibrose zonder alcohol.
• Systemische cytokinen: IL-6 en TNF-α in plasma stegen respectievelijk met 2,0 en 1,8 keer (p < 0,01).

Axiaal voortplantingsmechanisme

De onderzoekers veronderstellen dat nanoplastics de microbiota verstoren, wat leidt tot darmlekkage en translocatie van bacteriële endotoxinen naar de lever. Daar ontstaat metabole en ontstekingsschade die het vermogen van de lever om neurotoxinen te ontgiften belemmert en de systemische niveaus van pro-inflammatoire mediatoren verhoogt. Wanneer deze factoren in de hersenen vrijkomen, activeren en versnellen ze de klassieke neurodegeneratieve processen van de ziekte van Alzheimer.

Verklaringen van de auteurs

"Onze gegevens tonen voor het eerst aan dat nanoplastics niet lokaal maar systemisch werken en niet alleen de cerebrale, maar ook de lever- en darmaspecten van de ziekte van Alzheimer verergeren", aldus prof. Pu Chun Ke, hoofdauteur. "Dit onderstreept de dringende noodzaak om de blootstelling van het milieu aan nanodeeltjes te beperken en maatregelen te onderzoeken om de barrièreweefsels van het lichaam te beschermen."

In de discussie benadrukken de auteurs de volgende kernpunten:

• Systemisch effect van nanoplastics.
  "Onze gegevens tonen aan dat zelfs ecologisch realistische hoeveelheden polystyreen nanoplastics niet beperkt blijven tot lokale neurotoxische effecten, maar een cascade van ontstekings- en stofwisselingsstoornissen veroorzaken langs de darm-lever-hersenas", merkt professor Pu Chun Ke op.

• Vernietiging van barrièrefuncties.
  "Schending van de integriteit van het darmepitheel en de daaropvolgende translocatie van microbiële endotoxinen naar de systemische bloedbaan verergeren niet alleen de lever, maar ook neuro-inflammatoire processen aanzienlijk", benadrukt coauteur Dr. Li Wang.

• Noodzaak van milieubeheersing:
  "Onze bevindingen vragen om een heroverweging van de toegestane hoeveelheden nanoplastics in drinkwater en voedselproducten, en moedigen de ontwikkeling aan van barrière- en probiotische strategieën om bescherming te bieden tegen de schadelijke effecten ervan", aldus Dr. Mei Zhang.

Vooruitzichten en aanbevelingen

• Milieubeheersing: strengere grenswaarden voor nanoplastics in drinkwater en de voedselketen.
• Medische monitoring: bij patiënten met CZS-dementie de toestand van de darmen en lever beoordelen op dysbiose en niet-alcoholische steatohepatitis.
• Verder onderzoek: evaluatie van het effect van andere soorten nanoplastics (PET, PVC) en de mogelijkheid van neuroprotectie door probiotica of barrièretherapie.

Uit deze studie blijkt dat nanoplastics tot de nieuwe risicofactoren voor systemische en neurodegeneratieve ziekten behoren die onmiddellijke aandacht vereisen van zowel milieuactivisten als artsen.