Abstract

Le micro e nanoplastiche aerodisperse (Airborne micro- and nanoplastics, AMNP) sono ubiquitariamente presenti nei nostri ambienti e rappresentano una minaccia significativa per la salute respiratoria. Attualmente, sono state condotte numerose ricerche sulla relazione tra micro e nanoplastiche (MNP) e malattie cardiovascolari e gastrointestinali, ma vi è una chiara mancanza di comprensione riguardo al legame tra AMNP e malattie respiratorie. La review del gruppo di Zixuan Gou descrive le caratteristiche fondamentali delle AMNP, il loro impatto sul sistema respiratorio e i meccanismi tossici intrinseci che facilitano lo sviluppo della malattia.

Le micro e nanoparticelle di plastica (MNP) sono rilasciate nell’ambiente attraverso vari meccanismi, tra cui il trasporto mediato dal vento, il flusso del fiume, le precipitazioni e l’attività biotica, per poi distribuirsi globalmente. Tuttavia, gli studi sul loro impatto sulla salute respiratoria si concentrano in particolar modo sulle particelle di plastica standard commerciali, che differiscono notevolmente in proprietà chimiche e fisiche rispetto a quelle effettivamente presenti nell’ambiente.

Le fonti di AMNP sono molteplici e si generano in tutte le attività umane. Tra le principali troviamo:

• la lavorazione dei tessuti sintetici, come durante le fasi di lavaggio;
• i processi industriali (come la produzione e l’utilizzo di dispositivi elettronici, di vernici, di adesivi e di cosmetici) e agricoli (come l’uso di sacchi di plastica e pellicole per fertilizzanti);
• lo smaltimento di rifiuti e la degradazione di grandi oggetti di plastica (come mobili e materiali da costruzione).

Negli ultimi anni un contributo rilevante per la diffusione delle MNP nell’ambiente è stato determinato dall’aumento della produzione di dispositivi di protezione individuale, durante la pandemia di COVID-19.

Per comprendere meglio l’impatto delle MNP sulla salute respiratoria, è essenziale raccogliere e caratterizzare queste particelle. Alcuni modelli di ricerca, come quello di Jenner LC et al., hanno utilizzato la spettroscopia muFTIR per analizzare il tessuto polmonare umano e identificare le AMNP, mentre Levermore et al. hanno impiegato l’imaging Raman combinato con tecniche chemiometriche per rilevare microplastiche nel particolato ambientale. Altri studi, invece, hanno sfruttato la spettrometria di massa-termogravimetria per quantificare il polistirene (PS) nei particolati PM10 e PM2,5, scoprendo che la componente alveolare dell’aria contiene la maggior parte dei PS-MP, che sono correlati a gravi condizioni respiratorie e cardiovascolari.

Le proprietà fisiche delle MNP, come dimensione, forma e carica, giocano un ruolo fondamentale nella loro tossicità. Le MNP possono presentarsi in diverse forme, come sfere, fibre, pellicole e frammenti, e ciascuna forma può rivelare informazioni sulla loro origine e composizione polimerica. Inoltre, l’invecchiamento delle MNP e la loro prolungata permanenza nell’ambiente, ne modificano le proprietà contribuendo ad un aumento di tossicità. Questo risulta evidente nelle particelle fibrose, che mostrano una maggiore tossicità rispetto a quelle di forma sferica. La carica superficiale delle particelle, determinata dal loro potenziale, influisce sulle interazioni con le cellule e sulla loro citotossicità. In generale, particelle più piccole e con carica positiva tendono ad avere effetti tossici più forti.

Le persone possono essere esposte alle AMNP sia in ambienti esterni che interni. Studi indicano che l’esposizione annuale indoor è di circa 24,3 particelle per metro cubo, mentre quella outdoor è di 23,5. Per quanto riguarda il rischio di esposizione professionale, Jiang et al. hanno utilizzato la microscopia a luce polarizzata e un sistema di imaging infrarosso per esaminare quantitativamente gli MNP dopo aver raccolto espettorato e liquido di lavaggio nasale da fattorini e impiegati: i risultati hanno rivelato che, rispetto ai corrieri, il liquido di lavaggio nasale degli impiegati presentava una concentrazione di MNP notevolmente più elevata. Questi studi indicano che le autorità di regolamentazione dovrebbero adottare misure di protezione più forti per l’esposizione professionale dei lavoratori in luoghi specifici.

Gli effetti nocivi sulla salute dipendono dal tasso di deposizione e di eliminazione delle particelle nel sistema respiratorio. Le particelle più piccole di 20 μm, in particolare, possono superare la barriera polmonare e penetrare nel flusso sanguigno, migrando verso altri organi e causando danni. Ad esempio, alcuni studi hanno osservato che le MNP presenti nel tessuto polmonare possono alterare indicatori ematici come piastrine e fibrinogeno, implicando effetti sistemici.

Inoltre, i fattori ambientali, come la luce ultravioletta (UV), possono alterare ulteriormente le proprietà chimiche delle MNP, cambiandone la tossicità. Una volta inalate, le MNP si depositano nei polmoni e possono essere rilevate nel liquido di lavaggio broncoalveolare (BALF) e nell’espettorato. Esse sono strettamente legate a malattie respiratorie come asma, fibrosi polmonare, BPCO e tumori. In esperimenti su topi asmatici, l’esposizione alle MNP ha portato a un aumento significativo dell’infiammazione polmonare e della produzione di muco, con un aumento del rischio di BPCO e disfunzioni mitocondriali.

Le AMNP sono state anche associate a potenziali effetti cancerogeni, probabilmente legati all’interferenza con il sistema endocrino. Sebbene la relazione diretta tra AMNP e malattie respiratorie non sia stata ancora chiarita, sono stati proposti diversi meccanismi patogenetici, tra cui lo stress ossidativo, l’infiammazione cronica, lo stress del reticolo endoplasmatico, l’apoptosi ed autofagia. Un ulteriore aspetto critico riguarda l’impatto sul surfattante polmonare: le MNP possono alterarne la tensione superficiale, compromettendone la funzione e contribuendo a danni ai tessuti polmonari. Inoltre, è stato ipotizzato che le AMNP inducano disbiosi del microbiota, sia a livello delle vie respiratorie sia dell’intestino, favorendo l’insorgenza di complicanze respiratorie e gastrointestinali.

In sintesi, sebbene gran parte della ricerca sulla tossicità delle MNP si sia concentrata sugli ecosistemi acquatici e marini, i rischi per la salute umana, in particolare per l’apparato respiratorio, sono ancora poco esplorati e necessitano di ulteriori approfondimenti. I risultati attuali forniscono spunti importanti sulla tossicità delle AMNP e sui meccanismi attraverso i quali possono influire sulla salute umana e animale, sottolineando la necessità di un monitoraggio più approfondito e di politiche di protezione ambientale.

Referenze: Zixuan Gou, Haonan Wu, Shanyu Li, Ziyu Liu & Ying Zhang, Airborne micro- and nanoplastics: emerging causes of respiratory diseases. Particle and Fibre Toxicology volume 21, Article number: 50 (2024)