Mikroplasty a naše črevo: čo odhaľuje nový systematický prehľad o mikrobióme a zdravotných rizikách

Mikroplasty (častice < 5 mm) a ešte menšie nanoplasty sú už všadeprítomné, od vody a potravín až po vzduch v našich domovoch. V posledných rokoch sa našli v ľudských pľúcach, placente, stolici a krvi. Logickou ďalšou otázkou je, ako tieto častice ovplyvňujú črevný mikrobióm, ktorý sa podieľa na imunite, metabolizme a ochrane črevnej bariéry. Nová štúdia v BMC Gastroenterology je prvou, ktorá systematicky zhromažďuje údaje o ľuďoch a „pre človeka relevantné“ údaje na túto tému a poskytuje komplexný obraz o tom, ako je zloženie a funkcia mikrobiómu narušená vystavením mikroplastom.

Pozadie štúdie

Produkcia a hromadenie plastového odpadu sa už desaťročia zvyšuje a jeho fragmentácia vedie k tvorbe mikroplastov (častice < 5 mm) a ešte menších nanoplastov. Tieto častice sú v prostredí perzistentné, schopné prenosu na dlhé vzdialenosti a hromadia sa v organizmoch vrátane ľudí. Detekcia mikroplastov a nanoplastov vo vzduchu, vode, potravinách a domácich výrobkoch robí každodennú expozíciu prakticky nevyhnutnou. Okrem toho sa častice našli v pľúcach, placente, stolici a krvi, čo zvyšuje obavy z ich biologického vplyvu.

Spôsoby expozície a prečo sú voda a potraviny dôležité

Ľudia prichádzajú do kontaktu s mikroplastmi požitím, vdýchnutím a kontaktom s pokožkou, ale orálna cesta sa považuje za hlavnú: častice sú široko prítomné v potravinových reťazcoch a systémoch pitnej vody – z vodovodu aj balenej. Vzhľadom na veľký denný objem spotrebovanej vody sa tento kanál stáva „chronickým“ a ťažko sa vyhýbateľným zdrojom príjmu mikroplastov. Po požití častice interagujú s gastrointestinálnym traktom predtým, ako sa vylúčia, a môžu zmeniť lokálne prostredie vrátane mikrobiómu.

Prečo je cieľom črevný mikrobióm

Črevná mikrobiota je kritická pre imunitnú homeostázu, metabolizmus a integritu epitelu. Jej enzymatická aktivita produkuje mastné kyseliny s krátkym reťazcom (SCFA) a ligandy AhR, metabolity, ktoré podporujú bariérovú a protizápalovú kaskádu. Dysbióza (trvalá zmena v zložení/funkcii) je spojená s dysfunkciou bariéry, chronickým zápalom nízkeho stupňa a metabolickými poruchami. Preto akékoľvek faktory, ktoré narúšajú mikrobiálne spoločenstvá a ich metabolity, majú systémové následky.

Čo bolo známe pred touto revíziou

Až donedávna sa literatúra zameriavala predovšetkým na životné prostredie a zvieracie modely. Experimenty na cicavcoch a vodných organizmoch ukázali, že polyméry ako PS, PE, PVC a PET sa hromadia v čreve, znižujú diverzitu mikrobioty, zvyšujú zápal a zhoršujú kolitídu. Pri expozícii mikroplastom bolo hlásené skrátenie hrubého čreva, znížená sekrécia hlienu a zvýšené riziko kolorektálnej karcinogenézy. To viedlo k dopytu po „ľudskej“ syntéze: aké mikrobiálne posuny a funkčné poruchy sa pozorujú u ľudí a na modeloch na ľudských útvaroch.

Navrhované mechanizmy vplyvu na mikrobiotu

• Fyzikálno-chemické podráždenie: vysoký špecifický povrch a reaktivita častíc (najmä nanofrakcií) sú schopné poškodiť epitel a zmeniť lokálne niky pre baktérie.
• Prenášače znečisťujúcich látok a patogénov: Mikroplasty môžu adsorbovať toxické látky a slúžiť ako „raft“ pre mikróby, čím narúšajú rovnováhu ekosystému v črevnom lúmene.
• Zmeny v zložení a metabolizme: zmena pomeru veľkých „rámcových“ spoločenstiev (Firmicutes/Bacteroidetes) a vyčerpanie producentov SCFA vedie k poklesu buterátu/propionátu a oslabeniu bariérových a imunomodulačných funkcií.
• Plynné metabolity a zápal: Zvýšený podiel producentov H₂S (napr. Desulfobacterota) sa spája s hnačkou/zápchou, syndrómom dráždivého čreva a pretrvávajúcim zápalom.

Heterogenita expozícií: Prečo je dôležitý „typ, veľkosť, tvar a dávka“

Biologické účinky sa líšia v závislosti od polyméru (PE, PS, PET, PVC, PLA atď.), veľkosti (mikro- vs. nano-), tvaru (sféruly, vlákna, fragmenty) a koncentrácie. Menšie častice majú väčšiu penetračnú schopnosť a odlišnú kinetiku interakcie s bunkami a mikróbmi. Tieto parametre spolu s matricou potravy/vody určujú hĺbku dysbiózy a závažnosť funkčných porúch.

Klinický význam a hypotézy rizika

Vzhľadom na úlohu mikrobioty je dysbióza vyvolaná mikroplastmi logicky spojená s gastrointestinálnymi patológiami (IBD, IBS, kolitída), metabolickými poruchami a systémovým zápalom. Na hypotetickej úrovni sa diskutuje o príspevku mikroplastov ako environmentálneho faktora rastu skorého kolorektálneho karcinómu prostredníctvom kombinácie bariérových defektov, zápalu a možných kofaktorov (adsorbované xenobiotiká). Na kvantifikáciu týchto vzťahov sú potrebné prospektívne kohorty.

Metodologické výzvy v tejto oblasti

• Meranie expozície: štandardizácia izolácie/identifikácie častíc v ľudských biologických vzorkách.
• Porovnateľnosť údajov o mikrobióme: sekvenčné a analytické protokoly (α/β-diverzita, taxonómia, metabolomika) sa značne líšia.
• Dizajn štúdie: nedostatok longitudinálnych a intervenčných štúdií na ľuďoch; malé vzorky a úzka geografia.
• Posúdenie závislosti dávky od reakcie: potreba bezpečných expozičných prahov a zohľadnenie vlastností častíc pri výpočtoch rizika.

Prečo bol potrebný súčasný systematický prehľad

Na pozadí rôznorodých „ľudských“ údajov autori vykonali vyhľadávanie PRISMA s cieľom syntetizovať výsledky relevantné pre človeka: taxonomické posuny, zmeny v diverzite a metabolických funkciách (vrátane SCFA) a závislosť účinku od vlastností častíc. Tento prístup tvorí základ pre hodnotenie rizika a ďalšiu štandardizáciu metód.

Čo presne autori urobili?

Vykonali sme systematické vyhľadávanie v databázach Scopus a PubMed pomocou protokolu PRISMA a identifikovali sme 12 primárnych štúdií (2021 – máj 2024) špecificky sa týkajúcich ľudí: 5 observačných (s ľudskými účastníkmi) a 7 modelových štúdií s použitím ľudských vzoriek (simulovaný gastrointestinálny systém, in vitro). Analýza zahŕňala údaje o zložení mikrobioty na úrovni kmeňa/čeľade/rodu, α- a β-diverzite a metabolických dráhach (napr. produkcia mastných kyselín s krátkym reťazcom – SCFA). Geografia štúdií bola úzka: najmä Čína, ale aj Španielsko, Francúzsko a Indonézia.

Aké polyméry a expozičné parametre boli zohľadnené?

Vzorka obsahovala bežné polyméry:

• polyetylén (PE), polystyrén (PS), polyetyléntereftalát (PET), polyvinylchlorid (PVC), kyselina polymliečna (PLA);
• zmesi mikroplastov;
• Veľkosť, tvar a koncentrácia častíc sa menili – všetky tieto vlastnosti mali vplyv na závažnosť účinkov.

Kľúčové zistenia: Čo sa deje s mikrobiómom

Celkový obraz poukazuje na dysbiózu – nepriaznivý posun v mikrobiálnych spoločenstvách pod vplyvom mikroplastov. V mnohých štúdiách sa počas expozície PET a zmesí mikroplastov pozorovali nasledujúce javy:

• zvýšenie podielu Firmicutes, Synergistetes, Desulfobacterota so súčasným poklesom Proteobacteria a Bacteroidetes;
• znížená celková diverzita a zmenený pomer Firmicutes/Bacteroidetes, ktorý sa v literatúre spája s metabolickými poruchami;
• vyčerpanie taxónov - kľúčových producentov SCFA, čo ovplyvňuje bariérovú funkciu a protizápalovú reguláciu čreva.

Aké zmeny v metabolizme mikrobioty

Okrem zloženia trpia aj funkcie:

• znižuje sa produkcia SCFA (acetát, propionát, butyrát), potrebných na výživu kolonocytov a udržiavanie pevných epitelových spojení;
• dráhy zapojené do imunitnej modulácie a detoxikácie sú posunuté;
• Je možná aktivácia prozápalových kaskád (vrátane zvýšenej tvorby sírovodíka redukujúcimi baktériami), čo je spojené s hnačkou/zápchou, syndrómom dráždivého čreva a exacerbáciami zápalových ochorení čriev.

Potenciálne klinické dôsledky

Hoci priame prospektívne štúdie na ľuďoch sú stále obmedzené, celkový vzorec signálov vykresľuje jasný rizikový profil:

• Črevné ochorenia: súvislosť s dysbiózou pri IBD, IBS, kolitíde;
• Metabolický syndróm: nerovnováha F/B a pokles SCFA podporujú inzulínovú rezistenciu a chronický zápal nízkeho stupňa;
• Včasný kolorektálny karcinóm: Autori poukazujú na hypotézu o zapojení mikroplastov ako environmentálneho rizikového faktora, ktorý zvyšuje zápal a narúša bariéru.

Čo je dôležité pochopiť o „dávke“ a vlastnostiach častíc

Účinok závisí od typu polyméru, jeho veľkosti, tvaru a koncentrácie. Menšie častice majú väčší špecifický povrch a pravdepodobne preniknú hlbšie a môžu tiež niesť adsorbované toxíny a patogény – to všetko zvyšuje dysbiotické zmeny. Inými slovami, „ktorý mikroplast“ a „koľko“ má praktické dôsledky pre riziko.

Obmedzenia zobrazenia

Autori zdôrazňujú niekoľko obmedzení:

• Nedostatok priamych klinických údajov: Prevaha modelov in vitro obmedzuje extrapoláciu na reálny život.
• Heterogenita metód: rôzne protokoly na izoláciu/identifikáciu mikroplastov a sekvenovanie mikrobioty mätú metaanalýzu.
• Úzka geografia a vzorky: väčšina diel pochádza z niekoľkých krajín a má malý objem.

Čo to znamená pre politiku a prax?

1. Sú potrebné štandardy: jednotné protokoly na meranie mikroplastov vo vzorkách od ľudí a profilovanie mikrobiómu;
2. Posúdenie závislosti od dávky: určenie bezpečných úrovní expozície a prahových účinkov;
3. Prevencia na environmentálnej úrovni: zníženie zdrojov mikroplastov (obaly, syntetické vlákna, abrazíva), zvýšenie filtrácie pitnej vody a kontrola priemyselných emisií;
4. Monitorovanie zraniteľných skupín: deti, tehotné ženy, pacienti s IBD/IBS a metabolickými poruchami.

Čo môžete urobiť teraz (rozumné kroky na obmedzenie kontaktu)

• Pitná voda: ak je to možné, používajte kvalitné filtre; neohrievajte vodu v plastových nádobách.
• Jedlo a varenie: Ak je to možné, pri skladovaní a ohrievaní jedla používajte sklo/kov; vyhýbajte sa poškriabanému plastovému riadu.
• Textílie a bielizeň: znížte množstvo mikrovlákien zo syntetických tkanín (plná náplň, šetrné cykly, záchytné vrecká/filtre).
• Domáce návyky: vetranie/mokré čistenie znižuje množstvo mikroplastov vo vzduchu v interiéri.

Záver

Systematický prehľad dospel k konsenzu: mikroplasty sú pravdepodobným environmentálnym faktorom ľudskej dysbiózy, s poruchami v zložení aj funkcii mikrobioty (vrátane poklesu SCFA), ktoré mechanicky spájajú vystavenie črevnému a systémovému zápalu, metabolickému syndrómu a potenciálnym rizikám rakoviny. Vedecká komunita teraz potrebuje štandardy, klinické kohorty a prospektívne štúdie na definovanie bezpečných úrovní a zacielenie ochranných opatrení. Na úrovni každodenného života a politiky už teraz dáva zmysel konať na základe zásady preventívnej opatrnosti.

Zdroj: Systematický prehľad v BMC Gastroenterology z 13. augusta 2025 („Vplyv mikroplastov na ľudský črevný mikrobióm: systematický prehľad mikrobiálneho zloženia, diverzity a metabolických porúch“). DOI: https://doi.org/10.1186/s12876-025-04140-2