Particelle di dimensioni micrometriche (<5 mm) composte da polimeri e additivi funzionali. Sono queste le microplastiche, che si formano dall’usura di pezzi di plastica più grandi, quali pneumatici di automobili o tessuti sintetici. A volte sono aggiunte intenzionalmente a determinati prodotti per uno scopo specifico, ad esempio come granuli esfolianti in preparati per il corpo e per il viso.

Queste micro particelle di plastica, una volta nell’ambiente, non si degradano, ma si accumulano nella catena alimentare, tanto che si trovano in quantità rilevanti in quasi tutti gli alimenti disponibili sul mercato: frutta e verdura (fino a 233.000 particelle per grammo), pesce, carne, riso, zucchero, miele, sale, spezie e persino nell’acqua.

Sebbene la ricerca sugli effetti delle microplastiche sulla salute animale e umana sia ancora nelle sue fasi iniziali e sconti limiti importanti, si sta facendo strada l’evidenza che il microbiota intestinale sia un target tossicologico per diversi tipi di inquinanti ambientali.  

Tossicità delle microparticelle

Una recente revisione sistematica ha individuato ben 117 studi che presentano effetti negativi delle microplastiche sulla salute umana, tra i quali citotossicità, stress ossidativo, aumento dell’infiammazione, genotossicità, embriotossicità, tossicità epatica e renale, neurotossicità, carcinogenesi, problemi riproduttivi e tossicità inter-generazionale. 

Le prove disponibili provengono in prevalenza da studi in vitro che utilizzano cellule umane e da studi in vivo su modelli animali. 

Sono noti diversi meccanismi patogenetici legati all’ingestione delle microplastiche, tra i quali sono particolarmente rilevanti quelli di perturbazione endocrina, e negli ultimi anni la ricerca si sta occupando di un meccanismo che inizialmente era stato trascurato, quello mediato dal microbiota.

Alcuni studi hanno indagato questo meccanismo e ciò che accomuna i risultati di tutte queste ricerche è che, a seguito di assunzione di microplastiche e/o sostanze di sintesi con effetti di perturbazione endocrina, emerge sempre un derangement nella composizione del microbiota, tipicamente caratterizzato da una riduzione della biodiversità e dei Bacteroidetes. Quanto agli effetti sul resto della comunità batterica, ci sono discordanze tra i diversi lavori, in parte dovute a divergenze metodologiche. 

Effetti delle microplastiche sul microbiota

Tra i primi a sperimentare in questo senso Liang Lu e colleghi, che nel 2018 hanno somministrato polistirene a topi per 5 settimane e hanno osservato a livello colonico una diminuzione della secrezione di muco e una riduzione dell’abbondanza di Firmicutes e Proteobacteria.

L’anno successivo, Jin Y. e colleghi con un esperimento simile hanno corroborato questi risultati rilevando di nuovo una riduzione della secrezione di muco e alterazioni della barriera intestinale e della composizione microbica, ma in questo caso con una marcata riduzione degli Actinobacteria. 

Nel 2020 Boqing Li e colleghi hanno rilevato che nel modello murino la somministrazione di microplastiche di polietilene induce disbiosi e infiammazione intestinale, con innalzamento significativo dei livelli di interleuchina-1α rispetto ai controlli.

Un altro aspetto degno di nota è l’influenza dei perturbatori endocrini sul ruolo del microbiota nell’equilibrio ormonale, che come è noto è centrale. 

In uno studio su modelli animali, Wang e colleghi hanno visto che i bisfenoli (contenuti in molti materiali plastici di uso comune) possono compromettere l’integrità della barriera ematotesticolare, e di conseguenza la quantità e qualità degli spermatozoi; ma anche che, esponendo gli animali test a batteri commensali come Clostridium tyrobutyricum, l’integrità della barriera si è ripristinata grazie all’effetto degli acidi grassi a catena corta. Dunque, un microbiota con un buon potenziale di sintesi di acidi grassi può proteggere dagli effetti dannosi di queste sostanze.  

Sempre nel 2020, Gálvez-Ontiveros Y. e colleghi hanno studiato l’effetto del bisfenolo A (BPA) su topi osservando una riduzione della richness, della biodiversità e della produzione di acidi grassi a catena corta, a fronte invece di un aumento della gram-negatività, con induzione di leaky gut e aumento dell’LPS a livello sistemico. 

Maggiori pericoli in gravidanza

L’effetto del BPA sul microbiota è particolarmente insidioso durante la gravidanza, come mostrato da Diamante e collaboratori, e già a concentrazioni molto basse e non tossiche queste sostanze possono provocare alterazioni nel microbiota durante la fase critica dello sviluppo uterino. 

Questo ultimo dato solleva particolari preoccupazioni essendo noto che il feto in via di sviluppo, se esposto ad un ambiente uterino ostile (ad esempio per cattiva alimentazione, infezioni, sostanze chimiche, metaboliti o perturbazioni ormonali), risponde sviluppando adattamenti a lungo termine, tanto impercettibili quanto irreversibili, nella struttura e nella funzione di alcuni tessuti e organi vitali (timo, muscolo scheletrico, polmoni, pancreas, rene) a seguito di modificazioni dell’espressione genica, differenziazione e proliferazione cellulare. 

Una volta nato e a contatto con l’ambiente esterno, il bambino potrà quindi essere predisposto a un rischio maggiore di alcune malattie non trasmissibili (NCD, noncommunicable diseases).

Anche un altro studio sul PET (un tipo di polimero plastico molto diffuso, ad esempio nelle comuni bottiglie di plastica), che includeva un modello in vitro con l’utilizzo di fermentatori, ha mostrato che il PET promuove una riduzione della biodiversità alfa, in termini sia di numero di specie sia di Shannon index. Si è osservato anche un decremento di Bacteroides e Parabacteroides e di Alistipes, mentre sono risultati aumentati i Firmicutes, Escherichia/Shigella e Bilophila. 

Di recente, Sofield C.E. e colleghi, nel ripercorrere la letteratura in materia, hanno individuato l’evidenza che le microplastiche disturbano l’equilibrio del microbiota e, in particolare nei topi e negli zebrafish, causano una riduzione dell’abbondanza relativa dei Bacteroidetes, oltre alla già citata riduzione della biodiversità, all’aumento della permeabilità intestinale e al passaggio in circolo di citochine proinfiammatorie ed LPS. 

Interessante anche il fatto che la disbiosi è risultata reversibile con trapianto di microbiota o antibiotici. 

È interessante notare l’analogia tra i quadri patogenetici individuati da questi studi e il tipico quadro di insulinoresistenza associata a infiammazione cronica di basso grado e obesità viscerale, così diffuso nella nostra società. 

Anche in quel caso la disbiosi è caratterizzata da un’alterazione quali-quantitativa del rapporto Firmicutes-Bacteroidetes con un aumento dell’LPS, aumento della permeabilità intestinale e quindi il passaggio dell’LPS nel torrente circolatorio, con conseguente stato infiammatorio sistemico, steatosi e NASH, che porta a un circolo vizioso di infiammazione e secrezione citochinica con ulteriore insulinoresistenza. 

Conclusioni

Molti punti restano da chiarire e sono attesi ulteriori studi, ma le attuali evidenze suggeriscono che il microbiota rappresenti un trigger fondamentale per gli effetti negativi sulla salute delle microplastiche, e in alcuni casi potrebbe costituire una linea difensiva contro essi, per esempio attraverso una buona funzionalità di sintesi di acidi grassi a catena corta.

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