Микропластик способствует накоплению жиров в печени мыши

Микропластиковые и нанопластиковые частицы (МНП) широко распространены; они появляются в среде в результате разрушения более крупных пластиковых предметов, а также использования МНП самих по себе в косметике и детергентах. При этом влияние МНП на организм человека и животных изучено плохо. Неясно даже, сколько МНП попадает в организм человека (по некоторым оценкам — до 1–5 г в неделю). В любом случае, пластиковые частицы выявляли в человеческих легких, почках, печени, крови, плаценте, мозге и грудном молоке. Обычно МНП проникают в организм с напитками и пищей и накапливаются в печени. Пероральное введение очень большого количества пластиковых частиц вызывает их накопление в печени, повреждение тканей, окислительный стресс, повышение уровня АЛТ в сыворотке крови и изменение метаболизма печени.

МНП улавливаются в том числе клетками Купфера — резидентными макрофагами печени. Исследования in vitro показали, что частицы пластика могут влиять на аутофагию макрофагов, клеточный метаболизм и образование активных форм кислорода. Авторы статьи в Nature Metabolism вводили микропластиковые (МП) и нанопластиковые частицы (НП) перорально молодым самцам мышей и отслеживали их эффект на печень и весь организм.

Сначала мышам давали флуоресцентно меченный МНП однократно и смотрели, где накапливаются частицы через 24 часа. МНП накапливались в печени, особенно в IBA1+ макрофагах, а также в селезенке (тоже в макрофагах). Меньшее количество НП (но не МП) было отмечено в микроглии мозга.

Затем МНП давали мышам в течение 12 недель. Они преимущественно накапливались в печени, селезенке и бурой жировой ткани, но не в головном мозге, белой жировой ткани, крови, костном мозге, лимфатических узлах или тонком кишечнике. МНП не влияли на набор веса мышами, вес большинства органов тоже не отличался у контролей и мышей, получавших МНП. Однако белой жировой ткани у мышей, получавших нанопластик, было меньше, а печень была легче, чего не наблюдалось в случае микропластика. Липидные вакуоли были меньше в бурой жировой ткани у мышей, получавших МНП.

РНК-секвенирование единичных ядер печени позволило идентифицировать девять типов клеток, включая клетки Купфера, гепатоциты и эндотелиальные клетки. Сильнее всего транскриптом менялся под влиянием МНП в гепатоцитах, при этом в этих клетках частицы не накапливались. В основном изменилась экспрессия генов, связанных с метаболизмом липидов, а также гликолизом (в случае МП) и ответом на токсичные вещества (в случае НП). Соответственно, нарушение накопления гликогена наблюдалось у мышей, получавших МП, но не НП. Также под влиянием МП происходило накопление внутриклеточных липидных пулов.

МНП подавляли de novo липогенез, но способствовал поглощению жирных кислот и экспрессии рецепторов липопротеинов. При этом только МП нарушали вывод липопротеинов очень низкой плотности из клеток и экспрессию моноацилглицерол липазы (Mgll).

Через 6 месяцев после окончания воздействия МНП частицы все еще обнаруживались в организме мыши. Однако метаболические изменения больше не выявлялись, патологий печени не было.

Авторы выяснили, могут ли какие-то факторы среды усиливать дерегуляцию метаболизма под влиянием МНП. Мышей кормили едой с высоким содержанием жира и давали МНП. Все подопытные животные набрали вес, но получавшие НП — не так много, как получавшие МП или только высокожировую диету. У этих мышей было меньше бурой и белой жировой ткани, а энергетический баланс был сдвинут в сторону траты энергии.

Исследователи изолировали макрофаги печени у мышей, получавших МП, и кокультивировали их с первичными гепатоцитами. В таких гепатоцитов накапливалось больше липидных капель, чем при культивировании с контрольными клетками.

В клетках Купфера, подвергшихся воздействию МП и НП, росла активность нескольких сигнальных путей, включая «реакцию на ксенобиотический стимул», «локализацию липидов», «поглощение и транспорт железа» и «аутофагию, опосредованную шаперонами». Полипопротеины (Apoa1, Apoa2, Apoc3), которые регулируют метаболизм гепатоцитов, были обогащены при воздействии как МП, так и НП.

Способность макрофагов к фагоцитозу была нарушена уже через 4 недели воздействия МП. Так, эти клетки хуже выводили циркулирующие в кровотоке мышей бактерии E. coli после заражения.

Таким образом, МП, достигнув печени, накапливаются в клетках Купфера и нарушают их способность к фагоцитозу. В результате изменяется метаболизм гепатоцитов, а с ним — и системный метаболизм. НП влияют на энергетический баланс всего организма. Если снять воздействие МНП, функции печени восстанавливаются, но сами частицы остаются в организме.

Иммунные клетки крови поглощают микропластик и закупоривают сосуды в мозге мышей