Små plastpartiklar, som i stor utsträckning finns i mat, vatten och luft, kan skada utvecklingen och funktionen hos specialiserade hjärnceller som reglerar reproduktionen, rapporterar ny forskning.
Dessa celler, kallade gonadotropinfrisättande hormon- (GnRH) neuroner, fungerar som huvudströmbrytare för pubertet och fertilitet. Under den tidiga utvecklingen måste de förflytta sig till rätt plats i hjärnan och därefter frisätta hormoner i en exakt rytm genom hela livet.
I en studie som nyligen publicerades i tidskriften Small fann forskare dock att nanoplaster av polystyren – fragment tusentals gånger mindre än ett sandkorn – kunde ta sig in i dessa celler genom en ovanlig ”sidodörr”.
Väl inne i cellerna minskade partiklarna hormonnivåerna, bromsade cellernas rörelse och förändrade gener som är nödvändiga för reproduktiv hälsa. Partiklarna ansamlades dessutom i GnRH-neuronerna, vilket ökar risken för långsiktiga effekter, enligt forskarna.
Resultaten bidrar till den växande oron över att vanliga miljöföroreningar, inklusive plastpartiklar och deras tillsatsämnen, kan vara giftiga för den reproduktiva hälsan hos både kvinnor och män.
Fynden pekar på plastföroreningar som en möjlig miljöfaktor bakom tillstånd som GnRH-brist, vilket är kopplat till exempelvis försenad pubertet och infertilitet som inte helt kan förklaras av genetik enbart.
”Dessa resultat tyder på att [polystyrennanoplaster] stör centrala fysiologiska funktioner hos GnRH-neuroner och kan fungera som nya hormonstörande ämnen, vilket bidrar till utvecklingen av reproduktionsrelaterade sjukdomar”, skrev forskarna.
Nanoplastiska inkräktare stör hormonsignaleringen
GnRH-neuroner spelar en central roll i pubertet och fertilitet genom att signalera till hypofysen att aktivera äggstockarna eller testiklarna. Även små störningar kan försena puberteten, rubba menstruationscykler, minska spermieproduktionen eller försämra fertiliteten, noterade studien.
När sådana störningar inträffar under den tidiga utvecklingen kan effekterna bli permanenta, öka risken för sjukdom senare i livet och även påverka framtida avkomma genom att inverka på föräldrarnas hälsa.
Viktiga fynd i studien, som baserades på en cellinje från möss som ofta används för att studera GnRH-neuroner, inkluderar:
- Plastnanopartiklar tog sig förbi cellernas försvar. Små polystyrenpartiklar, som vanligtvis används i livsmedelsförpackningar, engångsmuggar och skumförpackningar, trängde in i både utvecklande och mogna GnRH-neuroner via en ovanlig cellmekanism och kringgick därmed cellens normala, reglerade upptagsvägar.
- Polystyrennanoplaster störde direkt hormonproduktionen. Partiklarna minskade aktiviteten hos den gen som producerar GnRH och reducerade hormonfrisättningen från mogna neuroner. Detta stämmer överens med tidigare djurstudier som visat att nanopartiklar kan passera blod–hjärnbarriären och minska GnRH-frisättningen i hjärnan, noterade forskarna. ”Med tanke på GnRH:s centrala roll i att styra pubertet och fertilitet kan även måttliga minskningar i dess syntes få betydande fysiologiska konsekvenser”, skrev de.
- Nanopartiklar påverkade den tidiga utvecklingen av GnRH-neuroner och utlöste stress. Exponering för plasten orsakade en gradvis ökning av reaktiva syreföreningar, en vanlig markör för cellstress. Stressen dödade inte cellerna, men minskade deras rörelseförmåga, vilket tyder på subtila men potentiellt skadliga effekter snarare än direkt toxicitet.
- Storleken spelade roll. Störningarna i cellernas rörelse berodde i hög grad på partikelstorlek snarare än koncentration. Mycket små partiklar (50 nanometer) tog sig in i cellerna men försämrade inte rörelseförmågan. Större partiklar (om än endast 500 nanometer) gav de starkaste effekterna och bromsade eller blockerade migrationen hos omogna neuroner. Dessa celler blev mer rigida och överdrivet fästa vid sin omgivning – ”klibbiga” – vilket gjorde dem mindre kapabla att förflytta sig dit de behövde vara.
- Genförändringar överensstämde med kända reproduktionsstörningar. Analysen visade omfattande förändringar i hundratals gener som är involverade i neuronernas rörelse, fästning, hjärnans utveckling och reglering av reproduktionshormoner. Många av dessa förändringar överlappade med genetiska mönster kopplade till försenad pubertet och andra reproduktiva tillstånd hos människor, enligt forskarna.
Ökar den övergripande oron för plastföroreningars hälsoeffekter
För att genomföra studien använde forskarna laboratoriemodeller av GnRH-neuroner som representerade olika livsstadier. Den ena modellen motsvarade mogna neuroner som aktivt producerar reproduktionshormoner. Den andra representerade omogna neuroner som under den tidiga utvecklingen måste migrera för att etablera hormonell signalering för reproduktion.
Forskarna exponerade båda celltyperna för två storlekar av polystyrennanoplaster i doser som inte dödade cellerna. Spårning med fluorescerande grön färg visade att partiklarna trängde in i neuronerna inom några timmar och fortsatte att ansamlas. Avbildning visade att plastpartiklar började ta sig in i cellerna inom två timmar, ökade stadigt över tid och nådde de högsta nivåerna efter 24 timmar.
För att bedöma möjlig verklighetsanknytning jämförde forskarna sina resultat med genetiska data från patienter med försenad pubertet och gonadotropinbrist. De identifierade sällsynta varianter i en gen (NPAS2) hos två män med kraftigt försenad pubertet. En annan gen kopplad till tidpunkten för pubertet och hypogonadism överlappade också med cellresultaten.
Mikroplaster och nanoplaster, som tar sig in i kroppen via förtäring, inandning eller hudkontakt, har påvisats i mänsklig placenta, hjärnvävnad, sperma, äggstockar, follikelvätska och bröstmjölk.
Djurstudier har också kopplat exponering till störd hormonsignalering och minskad fertilitet. Forskning som publicerades denna månad visar att 50 nanometer stora plastnanopartiklar kan tränga in i koägg och störa den tidiga reproduktiva utvecklingen.
Forskarna betonar att den senaste studien inte bevisar att nanoplaster orsakar infertilitet hos människor. Arbetet genomfördes på laboratorieceller, och människors exponeringsnivåer varierar kraftigt.
Dessutom kan plastpartiklar utöva toxiska effekter inte bara genom direkta cellinteraktioner utan också genom att fungera som bärare av hormonstörande kemikalier, vilket förstärker deras biologiska påverkan. Sådana interaktioner kan störa hormonsignaleringen och försämra kroppens produktion av spermier och ägg – en process som kallas gametogenes – och potentiellt bidra till den globala minskningen av fertilitet.
Även om polystyren ofta används i forskningsstudier exponeras människor för olika typer av mikro- och nanoplaster (MNP), såsom polyeten och PVC, i olika storlekar och former, enligt en annan studie om plastföroreningar och mänsklig reproduktion som ska publiceras nästa månad.
Den studien drar slutsatsen att arbetet med att hantera plastföroreningar och skydda reproduktiv hälsa måste förbli en ”global prioritet”.
Forskarna bakom den aktuella studien instämde: ”Utöver direkta effekter på GnRH-neuroner bidrar våra resultat till den bredare oron kring [polystyrennanoplaster] som utbredda miljöföroreningar.”
Ytterligare forskning behövs ”för att bedöma de bredare hälsoriskerna kopplade till exponering för nanopartiklar och för att vägleda strategier som syftar till att minska deras påverkan”, skrev de.
”En djupare förståelse för hur PS-NP påverkar reproduktiva signalvägar kan i slutändan förbättra diagnos och behandling av idiopatisk infertilitet kopplad till miljöexponering.”
childrenshealthdefense.org, Nanoplaster tar sig in i hjärnceller och stör pubertets- och fertilitetshormoner
