Eine der bedeutendsten Veränderungen in unserer Umwelt in den letzten zwei Jahrzehnten war die enorme Zunahme der Plastikverschmutzung. Dringt Plastik in unser Gehirn ein, und was wissen wir über dessen Auswirkungen dort? Dieser Artikel ist Teil einer Reihe, die untersucht, wie unsere zunehmende Exposition gegenüber Umweltgiften zur psychischen Gesundheitskrise in jüngeren Generationen beiträgt.

Zwei aktuelle Studien haben erstmals Mikroplastik im menschlichen Gehirn nachgewiesen

Mikroplastik sind winzige Plastikpartikel mit einer Größe von weniger als 5 mm, die in der Umwelt weit verbreitet sind und entweder produziert werden oder aus größeren Plastikmaterialien entstehen können. Nanoplastik sind die kleinsten Plastikpartikel mit einer maximalen Größe von 0,1 µm oder 1 µm (je nach Definition). Mikroplastik wurde bereits in verschiedenen menschlichen Organen nachgewiesen, einschließlich der Lunge, der Leber und des Blutkreislaufs, aber bis vor kurzem nicht im menschlichen Gehirn. Dies änderte sich Anfang 2024, als zwei Studien erstmals Mikroplastik im menschlichen Gehirn entdeckten.

Nachweis von Mikroplastik in menschlichen Riechkolben

In einer Studie von Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin, der Universität São Paulo und des CNPEM in São Paulo, die in JAMA Network Open veröffentlicht wurde, wurde Mikroplastik in menschlichen Riechkolben gefunden. Das Forscherteam (mit Erstautor L.F. Amato-Lourenço und leitendem Autor T. Mauad) untersuchte die Riechkolben verstorbener Personen auf das Vorhandensein von Mikroplastik. Riechkolben gelten als Relaisstation im olfaktorischen Weg, der möglicherweise einen alternativen Weg ins Gehirn bietet, der die Blut-Hirn-Schranke (BHS) umgeht.

Die Autoren untersuchten die Riechkolben von 15 verstorbenen Personen und verarbeiteten die Proben auf zwei Arten. Sie verwendeten eine Kryoschnittmethode, um den räumlichen Kontext der Riechkolben zu erhalten und zu beurteilen, wie nah Mikroplastik an bestimmten anatomischen Strukturen liegt. Zudem nutzten sie eine Verdauungs- und Konzentrationsmethode zur genauen Quantifizierung des Mikroplastiks. Anschließend setzten die Autoren eine Methode namens Mikro-Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (Mikro-FTIR) ein, um Mikroplastik nachzuweisen, und bestimmten die Größe des Mikroplastiks mittels morphometrischer Analyse.

Insgesamt wurden 16 Mikroplastikpartikel (Fragmente oder Kugeln) und Fasern in acht der untersuchten Riechkolben gefunden. Die Mehrheit des Mikroplastiks lag in Form von Fragmenten vor, während Fasern und Kugeln seltener vorkamen. Die Größe des nachgewiesenen Mikroplastiks lag im unteren Mikrometerbereich. Das am häufigsten im Riechkolben nachgewiesene Polymer war Polypropylen (dargestellt in Abb. 1), ein Material, das in zahlreichen Produkten verwendet wird, darunter Verpackungen, Kleidung, Wohnaccessoires, biomedizinische Anwendungen sowie in der Bau-, Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die übrigen im Riechkolben gefundenen Polymere, einschließlich Polyamid, Nylon und Polyethylenvinylacetat, werden ebenfalls in großem Umfang hergestellt und verwendet.

Abbildung 1. Eine Mikroaufnahme von Polypropylen im menschlichen Riechkolben (Abbildung aus Amato-Lourenço LF et al., JAMA Netw Open. 2024;7(9):e2440018)

Anreicherung von Mikroplastik im menschlichen Frontalkortex
In einer zweiten Untersuchung, die als Preprint in Research Square von Wissenschaftlern der University of New Mexico, der Oklahoma State University und des New Mexico Office of the Medical Investigator veröffentlicht wurde, fand man eine erhöhte Anreicherung von Mikroplastik im post mortem menschlichen Gehirn (genauer gesagt im Frontalkortex) im Vergleich zu Leber und Niere. Das Forscherteam mit Erstautor M. Campen und letztem Autor E.E. Hayek führte ihre Experimente an post mortem Proben des Frontalkortex, der Leber und der Niere durch, die 2016 und 2024 entnommen wurden, um den Mikroplastikgehalt zwischen den verschiedenen Organen sowie dessen zeitliche Veränderungen zu vergleichen. Sie verdauten die Proben und analysierten sie mittels Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Py-GC/MS), wobei sie sie mit einem Standard verglichen, der 12 Polymere enthielt.

Die Autoren fanden 7-10-fach höhere Konzentrationen von Mikroplastik im Gehirn als in Leber und Niere. Darüber hinaus war die Konzentration von Mikroplastik im Gehirn und in der Leber 2024 höher als 2016 (Abb. 2). Im Gehirn war Polyethylen das am häufigsten nachgewiesene Polymer. Die Transmissionselektronenmikroskopie zeigte, dass Mikroplastik in Form von scharfkantigen Überresten vorlag und meist im Nanometerbereich lag.

Abbildung 2. Mikroplastikgehalt in post mortem Proben des Frontalkortex, der Leber und der Niere, die 2016 und 2024 entnommen wurden (Abbildung aus Campen et al., Res Sq [Preprint]. 2024 May 6:rs.3.rs-4345687).

Welche Fragen werfen diese Studien auf?

Beide Studien wiesen gewisse Einschränkungen auf. Die in der JAMA Network Open veröffentlichten Studie verwendete Methode (Mikro-FTIR) konnte lediglich Mikroplastik mit einer Mindestgröße von 3 µm detektieren und war nicht in der Lage, den Bulbus olfactorius auf Nanoplastik hin zu untersuchen, welches möglicherweise noch zahlreicher vorhanden sein könnte. In dem in Research Square publizierten Artikel lagen die Variationskoeffizienten innerhalb der Proben im Bereich von 25%, und die Autoren erwähnten ihre Absicht, ihre Methodik weiter zu verfeinern.

Diese kürzlich in JAMA Network Open und Research Square veröffentlichten Studien zeigten erstmalig, dass Mikroplastik das menschliche Gehirn erreichen und sich dort ansammeln kann. Eine der Studien deutete zudem darauf hin, dass wir möglicherweise Mikroplastik einatmen, was einen Weg darstellen könnte, die Blut-Hirn-Schranke zu umgehen.

Nichtsdestotrotz bleibt unklar, wie Mikroplastik das menschliche Gehirn beeinflusst, und die Erkenntnisse beider Studien werfen eine wichtige Frage auf: Beeinflussen die nachgewiesenen Mikroplastikpartikel das menschliche Gehirn, und wenn ja, in welcher Weise? Allein die Tatsache, dass sie sich im Hirngewebe anreichern, wäre ein Grund zur Besorgnis. Darüber hinaus haben Tierstudien ein neurotoxisches Potenzial von Mikroplastik demonstriert, welches wir in einem separaten Blogbeitrag detailliert erörtern werden, was ernsthafte Bedenken aufwirft. Folglich besteht ein dringender Bedarf an weiteren Studien, um die potenziellen Auswirkungen von Mikroplastik auf das menschliche Gehirn zu untersuchen.

Literaturquellen
Amato-Lourenço LF, Dantas KC, Júnior GR, Paes VR, Ando RA, de Oliveira Freitas R, da Costa OMMM, Rabelo RS, Soares Bispo KC, Carvalho-Oliveira R, Mauad T. Mikroplastik im Bulbus olfactorius des menschlichen Gehirns. JAMA Netw Open. 2024;7(9):e2440018.

Campen M, Nihart A, Garcia M, Liu R, Olewine M, Castillo E, Bleske B, Scott J, Howard T, Gonzalez-Estrella J, Adolphi N, Gallego D, Hayek EE. Bioakkumulation von Mikroplastik in verstorbenen menschlichen Gehirnen, untersucht mittels Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie. Res Sq [Preprint]. 2024 May 6:rs.3.rs-4345687.