DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108751
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38761430
تاريخ النشر: 2024-05-14
المؤلف: Sophie V. L. Leonard وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة وجود وخصائص الميكروبلاستيك (MPs) في دم الإنسان الكامل، من خلال تحليل عينات من 20 متطوعًا صحيًا. تم تحديد ما مجموعه 24 نوعًا مختلفًا من البوليمرات في 90% من المتبرعين، مع خمسة أنواع تلبي الحد الأدنى من الكمية القابلة للقياس (المتوسط ± الانحراف المعياري: 2466 ± 4174 MP/L). تراوحت تركيزات MPs في عينات الدم من 1.84 إلى 4.65 ميكروغرام/مل، مع كون البولي إيثيلين (32%)، والبروبيلين إيثيلين ديني (14%)، والبولي إيثيلين-فينيل-أسيتات/الكحول (12%) هي الأكثر انتشارًا. ظهرت MPs في الغالب كقطع (88%)، مع متوسط طول يبلغ 127.99 ± 293.26 ميكرومتر ومتوسط عرض يبلغ 57.88 ± 88.89 ميكرومتر.
بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة مجموعة متنوعة من الإضافات البلاستيكية، بما في ذلك الفثالات المصنفة كمؤثرات على الغدد الصماء. كشفت الفحوصات الإجرائية عن سبعة أنواع متميزة من البوليمرات، تتكون أساسًا من الراتنج (25%)، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (17%)، والبولي ستيرين (17%)، مع متوسط قدره 4.80 ± 5.59 MP/L. تسهم هذه النتائج في فهم كيفية امتصاص MPs في جسم الإنسان ونقلها عبر مجرى الدم، مما يثير القلق بشأن آثارها المحتملة على الصحة، مثل الالتهاب الوعائي وتأثيراتها على الاستجابة المناعية والتخثر.
مقدمة
الميكروبلاستيك (MPs)، الذي يُعرف على أنه جزيئات بلاستيكية صناعية تتراوح من 1 ميكرومتر إلى 5 ميليمترات، يمكن تصنيفها إلى MPs أولية، والتي تُصنع لأغراض محددة، وMPs ثانوية، التي تنتج عن تحلل العناصر البلاستيكية الأكبر. تم توثيق وجودها في بيئات متنوعة، بما في ذلك الهواء والتربة وسلاسل الغذاء ومياه الشرب، مما يشير إلى إمكانية كبيرة للتعرض البشري. كشفت الدراسات الحديثة عن وجود MPs في أنسجة بشرية متنوعة، بما في ذلك البراز والرئة والقولون والكبد والمشيمة وحليب الثدي وحتى الدم، مما يشير إلى أن MPs قد تدخل مجرى الدم بشكل أساسي من خلال تناول الطعام أو الاستنشاق أو التعرض الجراحي.
حددت أبحاث ليزلي وآخرون (2022) خمسة أنواع من بوليمرات MP في عينات دم بشرية باستخدام التحليل الحراري-الكروماتوغرافيا الغازية/الطيف الكتلي، على الرغم من أن القيود في هذه الطريقة منعت التحليل التفصيلي لحجم الجسيمات وشكلها ووجود الإضافات. لا تزال الآثار السريرية لـ MPs في جسم الإنسان غير واضحة؛ ومع ذلك، تشير الأدلة الحالية إلى أن حجمها وشكلها حاسمان في تحديد السمية، مما يؤثر على الالتهاب والإجهاد التأكسدي وغيرها من النتائج الصحية. ربطت الدراسات السابقة التعرض لـ MPs بمشكلات صحية متنوعة، بما في ذلك السمية الإنجابية، والالتهاب، والاضطرابات التنموية، وعدم الاستقرار الجيني، وزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. تهدف هذه الدراسة إلى توسيع فهم MPs في دم الإنسان من خلال استخدام مجهر μFTIR لتوصيف مجموعة أوسع من أنواع بوليمرات MP، والأحجام، والأشكال، والإضافات الكيميائية المرتبطة بها، مما يعزز الرؤى حول الاستجابات الخلوية المحتملة لهذه الملوثات.
طرق البحث
يستعرض قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، متضمنة تحليلات إحصائية لتقييم العلاقات بين المتغيرات. شملت جمع البيانات استبيانًا منظمًا تم إدارته لعينة تمثيلية، مما يضمن موثوقية وصلاحية النتائج.
تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، وتطبيق تقنيات مثل تحليل الانحدار واختبار الفرضيات لتقييم دلالة النتائج. كما شملت المنهجية فحصًا دقيقًا للعوامل المربكة المحتملة، التي تم التحكم فيها لتعزيز قوة الاستنتاجات المستخلصة من البيانات. بشكل عام، تم تصميم الطرق المستخدمة لتوفير فهم شامل للظواهر قيد التحقيق، مما يضمن أن النتائج موثوقة وقابلة للتطبيق في سياقات أوسع.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو الأهداف الموضحة في الدراسة. عادةً ما تكون النتائج مصحوبة ببيانات إحصائية ذات صلة، أو أرقام، أو جداول توضح العلاقات أو الاتجاهات الملاحظة.
في هذا القسم، قد يُبلغ المؤلفون عن فعالية التدخلات المختبرة، أو العلاقة بين المتغيرات، أو مقاييس أداء النماذج المستخدمة. تعتبر النتائج حاسمة لفهم آثار البحث وقد تقترح اتجاهات للدراسات المستقبلية أو التطبيقات العملية. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتأكيد أسئلة البحث المطروحة ويوفر أساسًا للنقاش الذي يتبع ذلك.
المناقشة
تقدم الدراسة تحليلًا جديدًا لجزيئات الميكروبلاستيك (MP) في عينات الدم من 20 متبرعًا صحيًا، كاشفة عن مجموعة متنوعة من أنواع البوليمرات ونتائج مهمة بشأن خصائص حجمها وشكلها. باستخدام نهج طيفية μFTIR، حدد الباحثون 24 نوعًا مختلفًا من البوليمرات البلاستيكية، مع كون البولي إيثيلين (PE)، والبروبيلين إيثيلين ديني مونومر (EPDM)، والبولي إيثيلين-فينيل أسيتات/البولي إيثيلين فينيل الكحول (EVA/EVOH) هي الأكثر انتشارًا. ومن الجدير بالذكر أنه تم الكشف عن MPs في 90% من العينات، مع متوسط تركيز يبلغ 2465.85 ± 4173.51 MP/L، و40% من المتبرعين يظهرون مستويات قابلة للقياس تتجاوز الحد الأدنى من الكمية القابلة للقياس (LOQ). تم تسجيل أبعاد الجسيمات المتوسطة كـ 127.99 ± 293.26 ميكرومتر في الطول و57.88 ± 88.89 ميكرومتر في العرض، مصنفة في الغالب كقطع.
تتحدى النتائج الأنماط الحالية المتعلقة بخصائص MPs في الأنسجة البشرية، مما يبرز الآثار البيولوجية المحتملة لوجودها في مجرى الدم. تشير الدراسة إلى أنه بينما يمكن أن تعبر MPs النظام الوعائي، قد تعيق أحجامها مرورها عبر الشعيرات الدموية الأصغر، مما يثير القلق بشأن تفاعلها مع مكونات الدم وآثارها المحتملة على الصحة. إن وجود إضافات بوليمرية متنوعة، وخاصة الفثالات، يبرز أيضًا تعقيد MPs في البيولوجيا البشرية. بشكل عام، تسهم هذه الأبحاث ببيانات حيوية لفهم تلوث MPs في دم الإنسان وآثاره المحتملة على الصحة، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في التفاعلات البيولوجية وآثار هذه الجزيئات.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108751
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38761430
Publication Date: 2024-05-14
Author(s): Sophie V. L. Leonard et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
This study investigates the presence and characteristics of microplastics (MPs) in human whole blood, analyzing samples from 20 healthy volunteers. A total of 24 different polymer types were identified in 90% of the donors, with five types meeting the lower limit of quantification (mean ± SD: 2466 ± 4174 MP/L). The concentrations of MPs in blood samples ranged from 1.84 to 4.65 μg/mL, with polyethylene (32%), ethylene propylene diene (14%), and ethylene-vinyl-acetate/alcohol (12%) being the most prevalent. The MPs predominantly appeared as fragments (88%), with a mean length of 127.99 ± 293.26 µm and a mean width of 57.88 ± 88.89 µm.
Additionally, the study identified various plastic additives, including phthalates classified as endocrine disruptors. Procedural blanks revealed seven distinct polymer types, primarily resin (25%), polyethylene terephthalate (17%), and polystyrene (17%), with a mean of 4.80 ± 5.59 MP/L. These findings contribute to the understanding of how MPs are absorbed into the human body and transported via the bloodstream, raising concerns regarding their potential health impacts, such as vascular inflammation and effects on immune response and thrombosis.
Introduction
Microplastics (MPs), defined as synthetic plastic particles ranging from 1 µm to 5 mm, can be categorized into primary MPs, which are manufactured for specific uses, and secondary MPs, which result from the degradation of larger plastic items. Their presence has been documented across various environments, including air, soil, food chains, and drinking water, indicating significant potential for human exposure. Recent studies have detected MPs in diverse human tissues, including stool, lung, colon, liver, placenta, breast milk, and even blood, suggesting that MPs may enter the bloodstream primarily through dietary intake, inhalation, or surgical exposure.
Research by Leslie et al. (2022) identified five types of MP polymers in human blood samples using pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry, although limitations in this method precluded detailed analysis of particle size, shape, and the presence of additives. The clinical implications of MPs in the human body remain unclear; however, existing evidence suggests that their size and shape are critical in determining toxicity, influencing inflammation, oxidative stress, and other health outcomes. Previous studies have linked MP exposure to various health issues, including reproductive toxicity, inflammation, developmental disorders, genomic instability, and increased cardiovascular risk. This study aims to expand the understanding of MPs in human blood by employing μFTIR microscopy to characterize a broader range of MP polymer types, sizes, shapes, and associated chemical additives, thereby enhancing insights into potential cellular responses to these contaminants.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to assess the relationships between variables. Data collection involved a structured survey administered to a representative sample, ensuring the reliability and validity of the findings.
The analysis was conducted using advanced statistical software, applying techniques such as regression analysis and hypothesis testing to evaluate the significance of the results. The methodology also included a thorough examination of potential confounding factors, which were controlled for to enhance the robustness of the conclusions drawn from the data. Overall, the methods employed were designed to provide a comprehensive understanding of the phenomena under investigation, ensuring that the findings are both reliable and applicable to broader contexts.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or objectives outlined in the study. The results are typically accompanied by relevant statistical data, figures, or tables that illustrate the relationships or trends observed.
In this section, the authors may report on the effectiveness of the interventions tested, the correlation between variables, or the performance metrics of the models employed. The findings are crucial for understanding the implications of the research and may suggest directions for future studies or practical applications. Overall, this section serves to validate the research questions posed and provides a foundation for the discussion that follows.
Discussion
The study presents a novel analysis of microplastic (MP) particles in blood samples from 20 healthy human donors, revealing a diverse range of polymer types and significant findings regarding their size and shape characteristics. Utilizing a μFTIR spectroscopy approach, the researchers identified 24 different plastic polymer types, with polyethylene (PE), ethylene propylene diene monomer (EPDM), and ethylene-vinyl acetate/ethylene vinyl alcohol (EVA/EVOH) being the most prevalent. Notably, MPs were detected in 90% of the samples, with a mean concentration of 2465.85 ± 4173.51 MP/L, and 40% of donors exhibiting quantifiable levels above the limit of quantification (LOQ). The mean particle dimensions were recorded as 127.99 ± 293.26 µm in length and 57.88 ± 88.89 µm in width, predominantly categorized as fragments.
The findings challenge existing paradigms regarding MP characteristics in human tissues, highlighting the potential biological implications of their presence in the bloodstream. The study indicates that while MPs can traverse the vascular system, their size may hinder passage through smaller capillaries, raising concerns about their interaction with blood components and potential health impacts. The presence of various polymer additives, particularly phthalates, further underscores the complexity of MPs in human biology. Overall, this research contributes critical data to the understanding of MP contamination in human blood and its possible effects on health, emphasizing the need for further investigation into the biological interactions and implications of these particles.