Аннотация
Введение. Известно, что микропластик способен вызывать воспалительные реакции, однако имеющиеся данные о воздействии частиц микропластика на иммунные клетки человека и о поглощении клетками частиц микропластика довольно
ограничены, что обусловлено рядом недостатков существующих методов оценки эффектов микропластика.
Цель — исследовать влияние частиц полистирольного микропластика на жизнеспособность мононуклеарных лейкоцитов периферической крови человека с использованием технологии проточной цитометрии с визуализацией Cytek ®Amnis ®Flowsight.
Материал и методы. Исследование носило пилотный характер. Мононуклеары периферической крови здоровых доноров
(n=6) подвергались in vitro воздействию полистирольного флуоресцентного микропластика диаметром 1,7-2,2 мкм в концентрации 25 мкг/мл в течение 1, 2 и 4 часов, параллельно проводилась серия контроля. Далее оценивалась жизнеспособность клеток и степень их контакта с микропластиком при помощи проточного цитометра с визуализацией Cytek ®Amnis
®Flowsight и программного обеспечения INSPIRE™.
Результаты. Удалось установить, что микропластик снижает общую жизнеспособность мононуклеаров после 2 часов
in vitro инкубации, при этом снижается жизнеспособность моноядерных лейкоцитов крови, имевших прямой контакт с
частицами микропластика на протяжении всего периода in vitro инкубации. На 4-ом часу инкубации наблюдается падение
жизнеспособности мононуклеаров периферической крови при контакте с двумя и более частицами микропластика, что показывает зависимость его неблагоприятного эффекта от числа частиц, контактирующих с клеткой.
Выводы. Воздействие полистирольного микропластика в концентрации 25 мкг/мл приводит к значимому снижению общей
жизнеспособности моноядерных лейкоцитов крови человека уже после 2 часов in vitro инкубации. Наиболее выраженное
снижение жизнеспособности мононуклеаров периферической крови наблюдается при контакте с двумя и более частицами
микропластика. Проточная цитометрия с визуализацией является современным методом для оценки негативного влияния
микропластика на клеточном уровне.
Annotation
Introduction. It is known that microplastic can induce inflammatory reactions, but the available data on the effects of microplastic
particles on human immune cells and on cellular uptake of microplastic particles are rather limited due to a number of shortcomings
of existing methods for assessing microplastic effects.
Aim. To investigate the effect of polystyrene microplastic particles on the viability of human peripheral blood mononuclear leukocytes
using Cytek ®Amnis ®Flowsight imaging flow cytometry technology.
Material and methods. This was a pilot study. Peripheral blood mononuclear cells from healthy donors (n=6) were exposed in vitro
to polystyrene fluorescent microplastic 1.7-2.2 μm in diameter at a concentration of 25 μg/ml for 1, 2 and 4 hours; a series of controls were performed in parallel. Cell viability and the extent of cell contact with the microplastic were then assessed using an Cytek
®Amnis ®Flowsight imaging flow cytometer and INSPIRE™ software. It was found that microplastic reduces the total viability of
mononuclear cells after 2 hours of in vitro incubation and reduces the viability of mononuclear blood leukocytes that had direct contact
with microplastic particles throughout the whole in vitro incubation period. At the 4th hour of incubation, a drop in the viability of peripheral blood mononuclear leukocytes in contact with two or more particles of microplastic is observed, which shows the dependence
of its adverse effect on the number of particles in contact with the cell.
Conclusion. Exposure to polystyrene microplastic at a concentration of 25 μg/mL leads to a significant decrease in the total viability of
human blood mononuclear leukocytes after 2 hours of in vitro incubation. The most pronounced decrease in the viability of peripheral
blood mononuclear leukocytes is observed in contact with two or more microplastic particles. Flow cytometry with visualization is a
modern method to assess the negative effect of microplastic at the cellular level.
Key words: microplastic, mononuclear leukocytes, imaging flow cytometry
Список литературы
ЛИТЕРАТУРА
1. Hirt N., Body-Malapel M. Immunotoxicity and intestinal effects of
nano- and microplastics: a review of the literature. Particle and Fibre
Toxicology. 2020; 17: 57. DOI: 10.1186/s12989-020-00387-7.
2. De Marco G., Conti G.O., Giannetto A., Cappello T., Galati M., Iaria
C., et al. Embryotoxicity of polystyrene microplastics in zebrafish
Danio rerio. Environmental Research. 2022; 208: 112552. DOI:
10.1016/j.envres.2021.112552.
3. Prata J. C., Silva A. L., Walker T. R., Duarte A. C., Rocha-Santos T.
COVID-19 pandemic repercussions on the use and management of
plastics., 2020; 54(13): 7760-5. DOI: 10.1021/acs.est.0c02178.
4. Facciolà A., Visalli G., Pruiti Ciarello M., Di Pietro A. Newly Emerging Airborne Pollutants: Current Knowledge of Health Impact of Micro
and Nanoplastics. International Journal of Environmental Research
and Public Health. 2021; 18: 2997. DOI: 10.3390/ijerph18062997.
5. Lebreton L., Slat B., Ferrari F., Sainte-Rose B., Aitken J., Marthouse
R., et al. Evidence that the Great Pacific Garbage Patch is rapidly accumulating plastic. Scientific Reports. 2018; 8: 4666. DOI: 10.1038/
s41598-018-22939-w.
6. European Food Safety Authority (EFSA). «Presence of microplastics
and nanoplastics in food, with particular focus on seafood.» EFSA
Journal 14.6 (2016): e04501. DOI: 10.2903/j.efsa.2016.4501.
7. Zhang Q., Xu E.G., Li J., Chen Q., Ma L., Zeng, E.Y., Shi H. A Review
of Microplastics in Table Salt, Drinking Water, and Air:Direct Human
Exposure. Environ. Sci. Technol. 2020; 54: 3740–51. DOI: 10.1021/
acs.est.9b04535.
8. Revel M., Châtel A., Mouneyrac C. Micro(nano)plastics: A threat
to human health? Curr. Opin. Environ. Sci. Health. 2018; 1: 17–23.
DOI: 10.1016/j.coesh.2017.10.003.
9. Cox K.D., Covernton G.A., Davies H.L., Dower J.F., Juanes F., Dudas S.E. Human Consumption of Microplastics. Environ. Sci.Technol.
2019; 53: 7068–74. DOI: 10.1021/acs.est.9b01517.
10. Campanale C., Massarelli C., Savino I., Locaputo V., Uricchio V.F. A
Detailed Review Study on Potential Effects of Microplastics and Additives of Concern on Human Health. Int. J. Environ. Res. Public Health.
2020; 17: 1212. DOI: 10.3390/ijerph17041212.
11. Han, S., Bang, J., Choi, D., Hwang, J., Kim, T., Oh, Y. et al. Surface
pattern analysis of microplastics and their impact on human-derived
cells. ACS Applied Polymer Materials. 2020; 2(11): 4541-50. DOI:
10.1021/acsapm.0c00645.
12. Deng Y., Zhang Y., Lemos B., Ren H. Tissue accumulation of microplastics in mice and biomarker responses suggest widespread health
risks of exposure. Sci. Rep. 2017; 7: 46687. DOI: 10.1038/srep46687.
13. Ершова А. А., Еремина Т. Р., Дунаев А. Л., Макеева И. Н., Татаренко Ю. А. Исследование загрязнения микропластиком морей российской Арктики и Дальнего Востока. Арктика: экология и экономика. 2021; 11(2): 164. DOI: 10.25283/2223-4594-2021-2-164-177.
14. Schwabl P., Köppel S., Königshofer P., Bucsics T., Trauner M., Reiberger T. et al. Detection of various microplastics in human stool: a
prospective case series. Annals of internal medicine. 2019; 171(7):
453-7. DOI: 10.7326/M19-0618.
15. Ragusa A., Svelato A., Santacroce C., Catalano P., Notarstefano V., Carnevali, O. et al. Plasticenta: First evidence of microplastics in human
placenta. Environment international. 2021; 146: 106274. DOI:
10.1016/j.envint.2020.106274.
16. Amato-Lourenço L. F., Carvalho-Oliveira R., Júnior G. R., dos Santos
Galvão L., Ando R. A., Mauad T. Presence of airborne microplastics
in human lung tissue. Journal of Hazardous Materials. 2021; 416:
126124. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.126124.
17. Horvatits T., Tamminga M., Liu B., Sebode M., Carambia A., Fischer,
L. Microplastics detected in cirrhotic liver tissue. EBioMedicine. 2022:
82. DOI: 10.1016/j.ebiom.2022.104147.
18. Ibrahim Y. S., Tuan Anuar S., Azmi A. A., Wan Mohd Khalik W. M. A.,
Lehata S., Hamzah S. R. et al. Detection of microplastics in human colectomy specimens. JGH open. 2021; 5(1): 116-21. DOI: 10.1002/
jgh3.12457.
19. Leslie H. A., Van Velzen M. J., Brandsma S. H., Vethaak A. D., GarciaVallejo J. J., Lamoree M. H. Discovery and quantification of plastic
particle pollution in human blood. Environment international. 2022;
163: 107199.
20. Ferrante M., Cristaldi A., Oliveri Conti G. Oncogenic Role of miRNA
in Environmental Exposure to Plasticizers: A Systematic Review. Journal of Personalized Medicine. 2021; 11: 500. DOI: 10.3390/
jpm11060500.
21. Elsaesser A., Howard CV. Toxicology of nanoparticles. Advanced
Drug Delivery Reviews. 2012; 64: 129–137. https://doi.org/10.1016/j.
addr.2011.09.001.
22. Smith M, Love D.C., Rochman C.M., Neff R.A. Microplastics in Seafood and the Implications for Human Health. Current Environmental
Health Reports. 2018; 5: 375–86. DOI: 10.1007/s40572-018-0206-z.
23. Poma A., Vecchiotti G., Colafarina S., Zarivi O., Aloisi M., Arrizza
L. In vitro genotoxicity of polystyrene nanoparticles on the human fibroblast Hs27 cell line. Nanomaterials. 2019; 9(9): 1299. DOI:
10.3390/nano9091299.
24. Dong C. D., Chen C. W., Chen Y. C., Chen H. H., Lee, J. S., Lin, C. H.
Polystyrene microplastic particles: In vitro pulmonary toxicity assessment. Journal of hazardous materials. 2020; 385: 121575. DOI:
10.1016/j.jhazmat.2019.121575.
25. He Y., Li J., Chen J., Miao X., Li G., He Q. et al. Cytotoxic effects
of polystyrene nanoplastics with different surface functionalization
on human HepG2 cells. Science of the Total Environment. 2020; 723:
138180. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138180.
26. Jangsun H., Daheui C., Seora H., Jung S.Y., Jonghoon C., Jinkee H.
Potential Toxicity of Polystyrene Microplastic Particles. Scientific Reports. 2020; 10(1): 7391. DOI: 10.1038/s41598-020-64464-9.
27. Hwang J., Choi D., Han S., Jung S. Y., Choi J., Hong, J. Potential toxicity of polystyrene microplastic particles. Scientific reports. 2020;
10(1): 7391. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64464-9.
28. Ballesteros S., Domenech J., Barguilla I., Cortés C., Marcos R.,
Hernández A. Genotoxic and immunomodulatory effects in human
white blood cells after ex vivo exposure to polystyrene nanoplastics.
Environmental Science: Nano. 2020; 7(11): 3431-46. DOI: 10.1039/D0EN00748J
29. Basiji D., Lau A., Wong T., Shum H. C., Wong K., Tsia K. et al. Imaging
flow cytometry: methods and protocols. N. S. Barteneva, I. A. Vorobjev
(Eds.). Springer New York, 2016.
30. Kik K., Bukowska B., Krokosz A., Sici ´nska P. Oxidative Properties of
Polystyrene Nanoparticles with Different Diameters in Human Peripheral Blood Mononuclear Cells (In Vitro Study). Int. J. Mol. Sci. 2021;
22: 4406. DOI: 10.3390/ijms22094406.
31. Купцова, Д. Г., Радыгина, Т. В., Мурашкин, Н. Н., Петричук, С.
В. Активность транскрипционного фактора NF-KB в лимфоцитах
у детей с псориазом. Клиническая лабораторная диагностика.
2021; 66(S4): 34-5.
32. Park Y., Abihssira-García I. S., Thalmann S., Wiegertjes G. F., Barreda
D. R., Olsvik P. A.et al. Imaging flow cytometry protocols for examining phagocytosis of microplastics and bioparticles by immune cells
of aquatic animals. Frontiers in Immunology. 2020; 11: 203. DOI:
10.3389/fimmu.2020.00203.
33. Бельских Э. С., Урясьев О. М., Звягина В. И., Фалетрова, С. В. Исследование окислительного стресса и функции митохондрий в мононуклеарных лейкоцитах крови у больных с хроническим бронхитом и с хронической обструктивной болезнью легких. Наука
молодых – Eruditio Juvenium. 2018; 6(2): 203-10. DOI: 10.23888/
HMJ201862203-210.
34. Бельских Э. С., Урясьев О. М., Звягина В. И., Фалетрова С. В. Сукцинат и сукцинатдегидрогеназа моноядерных лейкоцитов крови
как маркеры адаптации митохондрий к гипоксии у больных при
обострении хронической обструктивной болезни легких. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2020; 28(1): 13-20. DOI: 10.23888/PAVLOVJ202028113-20.
35. Salimi A., Alavehzadeh A., Ramezani M., Pourahmad, J. Differences in
sensitivity of human lymphocytes and fish lymphocytes to polyvinyl
chloride microplastic toxicity. Toxicology and Industrial Health. 2022;
38(2): 100-11. DOI: 10.1177/07482337211065832.
36. Paget V., Dekali S., Kortulewski T., Grall R., Gamez C., Blazy K. et al.
Specific uptake and genotoxicity induced by polystyrene nanobeads
with distinct surface chemistry on human lung epithelial cells and macrophages. PloS One. 2015; 10(4): e0123297. DOI: 10.1371/journal.
pone.0123297.
37. Çobanoğlu H., Belivermiş M., Sıkdokur E., Kılıç Ö., Çayır, A. Genotoxic and cytotoxic effects of polyethylene microplastics on human
peripheral blood lymphocytes. Chemosphere. 2021; 272: 129805.
DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.129805.