PL EN
PRACA POGLĄDOWA
Analiza wpływu nano- i mikroplastików na choroby neurodegeneracyjne oraz strategie łagodzenia ich toksyczności
 
Więcej
Ukryj
1
Lekarski Staż Podyplomowy, Wielospecjalistyczny Szpital Powiatowy S.A. w Tarnowskich Górach, Polska
 
2
Koło Naukowe Studentów przy Katedrze i Zakładzie Patomorfologii, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny, Zabrze, Polska
 
3
Katedra Patomorfologii, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny, Zabrze, Polska
 
4
Collegium Medicum im. dr. Władysława Biegańskiego, Uniwersytet Janusza Długosza, Częstochowa, Polska
 
5
Stomatolog, Eurodent Dental Center, Polska
 
Zaznaczeni autorzy mieli równy wkład w przygotowanie tego artykułu
 
 
Autor do korespondencji
Patrycja Ochman-Pasierbek   

Lekarski Staż Podyplomowy, Wielospecjalistyczny Szpital Powiatowy S.A. w Tarnowskich Górach, Pyskowicka 47-51, 42-612, Tarnowskie Góry, Polska
 
 
 
SŁOWA KLUCZOWE
DZIEDZINY
STRESZCZENIE
Wprowadzenie i cel:
Mikroplastiki (MPLs) to syntetyczne cząstki polimerowe o wymiarach poniżej 5 mm. Wśród nich cząstki o średnicy mniejszej niż 1 µm określane są jako nanoplastiki (NPLs). Cząstki te są powszechnie obecne w środowisku i zostały wykryte zarówno w żywności, jak i w wodzie gruntowej oraz wodzie z kranu. Celem niniejszego przeglądu jest analiza wpływu mikro- i nanoplastików na rozwój choroby Alzheimera i choroby Parkinsona. Ponadto omówiono możliwe strategie ograniczania fizjologicznych skutków działania tych cząstek.

Opis stanu wiedzy:
Przeprowadzona analiza sugeruje, że akumulacja nano- i mikroplastików może przyczyniać się do progresji chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona. Zaobserwowane efekty, takie jak neurozapalenie, dysfunkcja mitochondriów czy uszkodzenie bariery krew–mózg, wskazują na neurotoksyczność wynikającą z wielu współdziałających mechanizmów. Potencjał w łagodzeniu neurotoksycznego działania MNPs/NPLs mają różne substancje bioaktywne. Obiecujące działanie neuroprotekcyjne wykazały melatonina, czynnik wzrostu fibroblastów 1 (FGF1) oraz pyłek Camellia. Dodatkowo istotną rolę mogą odgrywać probiotyki, które przywracają naturalną równowagę mikroflory jelitowej.

Podsumowanie:
Analizowane badania wskazują, że mikro- i nanoplastiki mogą mieć istotny wpływ na rozwój chorób neurodegeneracyjnych, a zwłaszcza choroby Alzheimera i choroby Parkinsona. Konieczne są dalsze badania nad leczeniem farmakologicznym oraz podejściami terapeutycznymi mającymi na celu przeciwdziałanie toksycznemu wpływowi tych zanieczyszczeń na organizm człowieka. W dłuższej perspektywie badania te mogą przyczynić się do poprawy jakości życia pacjentów i opracowania skutecznych strategii prewencyjnych.

Introduction and objective:
Microplastics (MPLs) are described as synthetic polymer particles with dimensions below 5 mm. Within this group, particles measuring less than 1 µm are referred to as nanoplastics (NPLs). These particles are extensively distributed in the environment and have been identified in human food sources as well as in both groundwater and tap water. The aim of this review is to analyze the effect of micro- and nanoplastics on Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Furthermore, possible approaches to reducing the physiological effects of these particles are explored.

Abbreviated description of the state of knowledge:
Analysis suggests that the accumulation of nano- and microplastics may contribute to the progression of conditions such as Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Observed effects, such as neuroinflammation, mitochondrial dysfunction and blood-brain barrier disruption, suggest that neurotoxicity arises from multiple interacting pathways. Various bioactive substances have shown potential in reducing the neurotoxic impact of exposure to MNPs/NPLs. Melatonin, Fibroblast Growth Factor 1, and Camellia pollen have demonstrated promising effects in alleviating neurotoxicity. Furthermore, probiotics may play a role by restoring the natural balance of gut microbiota.

Summary:
The reviewed studies suggest that microplastics and nanoplastics may have a significant impact on neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer’s and Parkinson’s disease. Further investigations into pharmacological treatments and therapeutic approaches to counteract the toxic effects of these pollutants on the human body are essential. In the long term, such research will improve patients› quality of life and support the development of preventive strategies.
REFERENCJE (31)
1.
Microplastics in drinking-water. Geneva: World Health Organization; 2019. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
 
2.
Casella C, Sol D, Laca A, Díaz M. Microplastics in Sewage Sludge: A review. Environ Sci Pollut Res Int. 2023 May;30(23):63382–63415. doi: 10.1007/s11356-023-27151-6. Epub 2023 Apr 20. PMID: 37079238.
 
3.
Horvatits T, Tamminga M, Liu B, et al. Microplastics detected in cirrhotic liver tissue. EBioMedicine. 2022 Aug;82:104147. doi: 10.1016/j.ebiom.2022.104147. Epub 2022 Jul 11. PMID: 35835713; PMCID: PMC9386716.
 
4.
Casella C, Ballaz SJ. Genotoxic and neurotoxic potential of intracellular nanoplastics: A review. J Appl Toxicol. 2024 Nov; 44(11):1657–1678. doi: 10.1002/jat.4598. Epub 2024 Mar 17; PMID: 38494651.
 
5.
Zheng Y, Xu S, Liu J, Liu Z. The effects of micro- and nanoplastics on the central nervous system: A new threat to humanity? Toxicology. 2024 May; 504:153799. doi: 10.1016/j.tox.2024.153799. Epub 2024 Apr 11; PMID: 38608860.
 
6.
Leslie HA, van Velzen MJM, Brandsma SH, et al. Discovery and quantification of plastic particle pollution in human blood. Environ Int. 2022 May; 163:107199. doi: 10.1016/j.envint.2022.107199. Epub 2022 Mar 24; PMID: 35367073.
 
7.
Jenner LC, Rotchell JM, Bennett RT, et al. Detection of microplastics in human lung tissue using μFTIR spectroscopy. Sci Total Environ. 2022 Jul 20;831:154907. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.154907. Epub 2022 Mar 29; PMID: 35364151.
 
8.
Pironti C, Notarstefano V, Ricciardi M, et al. First Evidence of Microplastics in Human Urine, a Preliminary Study of Intake in the Human Body. Toxics. 2022 Dec 30;11(1):40. doi: 10.3390/toxics11010040. PMID: 36668766; PMCID: PMC9867291.
 
9.
Zhang N, Li YB, He HR, et al. You are what you eat: Microplastics in the feces of young men living in Beijing. Sci Total Environ. 2021 May 1;767:144345. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144345. Epub 2020 Dec 31. PMID: 33434834.
 
10.
Ragusa A, Notarstefano V, Svelato A, et al. Raman Microspectroscopy Detection and Characterisation of Microplastics in Human Breastmilk. Polymers (Basel). 2022 Jun 30;14(13):2700. doi: 10.3390/polym14132700. PMID: 35808745; PMCID: PMC9269371.
 
11.
Braun T, Ehrlich L, Henrich W, et al. Detection of Microplastic in Human Placenta and Meconium in a Clinical Setting. Pharmaceutics. 2021 Jun 22;13(7):921. doi: 10.3390/pharmaceutics13070921. PMID: 34206212; PMCID: PMC8308544.
 
12.
Zhao Q, Zhu L, Weng J, et al. Detection and characterization of microplastics in the human testis and semen. Sci Total Environ. 2023 Jun 15;877:162713. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.162713. Epub 2023 Mar 21; PMID: 36948312.
 
13.
Bloem BR, Okun MS, Klein C. Parkinson’s disease. Lancet. 2021 Jun 12;397(10291):2284–2303. doi: 10.1016/S0140-6736(21)00218-X. Epub 2021 Apr 10. PMID: 33848468.
 
14.
Jeong A, Park SJ, Lee EJ, Kim KW. Nanoplastics exacerbate Parkinson’s disease symptoms in C. elegans and human cells. J Hazard Mater. 2024 Mar 5;465:133289. doi: 10.1016/j.jhazmat.2023.133289. Epub 2023 Dec 18; PMID: 38157817.
 
15.
Klann EM, Dissanayake U, Gurrala A, et al. The Gut-Brain Axis and Its Relation to Parkinson’s Disease: A Review. Front Aging Neurosci. 2022 Jan 7;13:782082. doi: 10.3389/fnagi.2021.782082. PMID: 35069178; PMCID: PMC8776990.
 
16.
Liang B, Deng Y, Zhong Y, et al. Gastrointestinal Incomplete Degradation Exacerbates Neurotoxic Effects of PLA Microplastics via Oligomer Nanoplastics Formation. Adv Sci (Weinh). 2024 Jul;11(28):e2401009. doi: 10.1002/advs.202401009. Epub 2024 May 15. PMID: 38751156; PMCID: PMC11267364.
 
17.
Liu Z, Sokratian A, Duda AM, et al. Anionic nanoplastic contaminants promote Parkinson›s disease-associated α-synuclein aggregation. Sci Adv. 2023 Nov 15;9(46):eadi8716. doi: 10.1126/sciadv.adi8716. Epub 2023 Nov 17. PMID: 37976362; PMCID: PMC10656074.
 
18.
Liang X, Andrikopoulos N, Tang H, et al. Nanoplastic Stimulates the Amyloidogenesis of Parkinson’s Alpha-Synuclein NACore. Small. 2024 Apr;20(14):e2308753. doi: 10.1002/smll.202308753. Epub 2023 Nov 21. PMID: 37988678; PMCID: PMC10994764.
 
19.
Ghosal S, Bag S, Bhowmik S. Insights into the Binding Interactions between Microplastics and Human α-Synuclein Protein by Multispectroscopic Investigations and Amyloidogenic Oligomer Formation. J Phys Chem Lett. 2024 Jun 27;15(25):6560–6567. doi: 10.1021/acs.jpclett.4c00731. Epub 2024 Jun 17. PMID: 38885454.
 
20.
Huang Y, Liang B, Li Z, et al. Polystyrene nanoplastic exposure induces excessive mitophagy by activating AMPK/ULK1 pathway in differentiated SH-SY5Y cells and dopaminergic neurons in vivo. Part Fibre Toxicol. 2023 Nov 22;20(1):44. doi: 10.1186/s12989-023-00556-4. PMID: 37993864; PMCID: PMC10664492.
 
21.
Liang B, Huang Y, Zhong Y, et al. Brain single-nucleus transcriptomics highlights that polystyrene nanoplastics potentially induce Parkinson’s disease-like neurodegeneration by causing energy metabolism disorders in mice. J Hazard Mater. 2022 May 15;430:128459. doi: 10.1016/j.jhazmat.2022.128459. Epub 2022 Feb 11. PMID: 35739658.
 
22.
Zhang XX, Tian Y, Wang ZT, et al. The Epidemiology of Alzheimer’s Disease Modifiable Risk Factors and Prevention. J Prev Alzheimers Dis. 2021;8(3):313–321. doi: 10.14283/jpad.2021.15. PMID: 34101789.
 
23.
Suresh S, Singh S A, Rushendran R, et al. Alzheimer’s disease: the role of extrinsic factors in its development, an investigation of the environmental enigma. Front Neurol. 2023 Dec 6;14:1303111. doi: 10.3389/fneur.2023.1303111. PMID: 38125832; PMCID: PMC10730937.
 
24.
Gou X, Fu Y, Li J, et al. Impact of nanoplastics on Alzheimer’s disease: Enhanced amyloid-β peptide aggregation and augmented neurotoxicity. J Hazard Mater. 2024 Mar 5;465:133518. doi: 10.1016/j.jhazmat.2024.133518. Epub 2024 Jan 12. PMID: 38228001.
 
25.
Gabbrielli S, Colnaghi L, Mazzuoli-Weber G, et al. In Silico Analysis of Nanoplastics› and β-amyloid Fibrils’ Interactions. Molecules. 2023 Jan 2;28(1):388. doi: 10.3390/molecules28010388. PMID: 36615582; PMCID: PMC9824275.
 
26.
Li C, Ma Y, Liu X, et al. Synergistic effect of polystyrene nanoplastics and contaminants on the promotion of insulin fibrillation. Ecotoxicol Environ Saf. 2021 May;214:112115. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112115. Epub 2021 Mar 7. PMID: 33691242.
 
27.
Wang G, Lin Y, Shen H. Exposure to Polystyrene Microplastics Promotes the Progression of Cognitive Impairment in Alzheimer’s Disease: Association with Induction of Microglial Pyroptosis. Mol Neurobiol. 2024 Feb;61(2):900–907. doi: 10.1007/s12035-023-03625-z. Epub 2023 Sep 5. PMID: 37670159.
 
28.
Bazeli J, Banikazemi Z, Hamblin MR, Sharafati Chaleshtori R. Could probiotics protect against human toxicity caused by polystyrene nanoplastics and microplastics? Front Nutr. 2023 Jul 10;10:1186724. doi: 10.3389/fnut.2023.1186724. PMID: 37492595; PMCID: PMC10363603.
 
29.
Qiao J, Chen R, Wang M, et al. Perturbation of gut microbiota plays an important role in micro/nanoplastics-induced gut barrier dysfunction. Nanoscale. 2021 May 20;13(19):8806–8816. doi: 10.1039/d1nr00038a. PMID: 33904557.
 
30.
Bai H, Wu Y, Li H, et al. Cerebral neurotoxicity of amino-modified polystyrene nanoplastics in mice and the protective effects of functional food Camellia pollen. Sci Total Environ. 2024 Feb 20;912:169511. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.169511. Epub 2023 Dec 23. PMID: 38145676.
 
31.
Qian B, Wang CQ, Su Z, et al. FGF1 alleviates polystyrene nanoplastics-induced neuroinflammation through the suppression of lipophagy. Int J Biol Macromol. 2025 Apr;302:140531. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.140531. Epub 2025 Jan 30. PMID: 39892539.
 
eISSN:2084-6312
ISSN:1505-7054
Journals System - logo
Scroll to top