CSIC finds out more on PS-nanoplastic effect on mussels

- Línea de investigación liderada desde el grupo “Inmunología y Genómica” del IIM

-En un estudio promovido por el IIM en colaboración con la Universidad de Cádiz, publicado en Journal of Hazardous Material, se ha revelado por primera vez su traslocación en los hemocitos de la especie, células que juegan un papel determinante en el sistema inmune, y se han descrito cómo sus efectos desencadenan la pérdida de parámetros funcionales. Además, se ha observado que la mayoría de las partículas de nanoplásticos están en la glándula digestiva, mientras que su número disminuye en tejido muscular y branquias.

-En otro estudio promovido por el ICMAN en colaboración con el IIM y las universidades de Cádiz y Huelva, publicado en Scientific Reports, se comprobó que las células inmunes del mejillón muestran una distinta capacidad de respuesta frente a la exposición a los nanoplásticos.

Santiago de Compostela, 17 de junio de 2020. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) avanza en una línea de investigación sobre el efecto de los nanoplásticos y los microplásticos. El grupo de Inmunología y Genómica del Instituto de Investigaciones Marinas (IIM, Vigo) había investigado el efecto que distintos contaminantes tienen sobre el sistema inmune del mejillón, que es una especie considerada como un sensor de contaminación. Con la incorporación de la Dra. Marta Sendra al grupo se empezó a trabajar con el efecto de los nanoplásticos de poliestireno en los mejillones, aglutinando así la investigación en ecología y contaminación que se había desarrollado en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (ICMAN) con el impacto de los contaminantes y patógenos en la respuesta inmune de organismos marinos  que se investiga en el IIM.

Los nanoplásticos constituyen un tema de investigación en auge, pero sobre el que existen aspectos apenas explorados relacionados con especies como los bivalvos. En este contexto, los investigadores del CSIC han dado a conocer recientemente los resultados alcanzados acerca de sus estudios sobre diferentes aspectos relacionados con los nanoplásticos y los mejillones a través de artículos publicados en revistas científicas de impacto: Journal of Hazardous Material y Scientific Reports.

“Cada año se producen millones de toneladas de plástico en todo el mundo, siendo el poliestireno, que se emplea, por ejemplo, en el envasado de alimentos, el más abundante. Su fragmentación y degradación se conoce comúnmente como microplásticos (menores a 5 mmm) y nanoplásticos (menores a 1 μm). Se está ante un tema de preocupación medioambiental que genera, a su vez, una inquietud desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, debido a que estos podrían incorporarse a la red trófica y, por lo tanto, estar presentes en los alimentos destinados a la alimentación humana”, explica el Dr. Antonio Figueras.

“Los bivalvos, como el mejillón, son un grupo modelo para indagar en su incorporación y consecuencias en especies marinas debido a los volúmenes de agua de mar que filtran y a su consumo, pudiendo jugar un importante rol en su transmisión a la cadena trófica. Se sabe que esas partículas de plástico son rápidamente depuradas por los bivalvos. Sin embargo, hay también evidencias de que esta depuración no es completa, y de que un 10% pasa a la especie”, indican los científicos del CSIC.

El estudio en colaboración con la Universidad de Cádiz

El grupo diseñó un estudio para conocer los efectos de nanoplásticos de poliestireno con diferentes tamaños (50 nm, 100 nm y 1 μm) en el sistema inmune del mejillón gallego (Mytilus galloprovincialis), así como su distribución en las diferentes partes de la especie.

Los científicos acometieron un estudio, in vitro e in vivo, para dar respuesta a tres grandes preguntas: ¿Puede la función inmune de los mejillones verse afectada cuando estos organismos se exponen a nanoplásticos? ¿Podrían estos trastocar el nivel celular del sistema inmune, afectando a las principales funciones de los hemocitos, células que juegan un papel clave dicho sistema? ¿Cuál sería el principal mecanismo del sistema inmune del mejillón para enfrentarse a la infección y exposición a esos plásticos?

En primer lugar, se describió la distribución de nanoplásticos de poliestireno en diferentes tejidos del mejillón, observándose que, en general, la mayoría de las partículas se hallan en la glándula digestiva, mientras que su número disminuye en el tejido muscular y branquias.

“Su presencia en el tejido muscular parece ser una característica que ocurre a nivel de nanoescala, por lo que se puede interpretar que los nanoplásticos son capaces de cruzar la membrana epitelial, la membrana celular y finalmente translocar en células. A ello se une que su translocación en hemocitos podría incrementar la duración de los tiempos de resilencia, la absorción por órganos vitales y el efecto no deseado en la especie”, señala la Dra. Marta Sendra.

Tras conocer a través del estudio que los nanoplásticos son internalizados por los tejidos del mejillón, translocados a la hemolinfa e incorporados por los hemocitos, se determinó su influencia en la motilidad, es decir, de habilidad de moverse espontánea e independientemente, de los hemocitos, células adherentes con la capacidad de infiltrarse en los tejidos y migrar a zonas infectadas y dañadas.

En segundo lugar, se detectó la una translocación más rápida de nanoplásticos de poliestireno a la hemolinfa después de tres horas de exposición de la especie a las partículas. Los resultados revelaron que la actividad de los hemocitos fue más alta bajo exposiciones a nanoplásticos de 50 nm, mientras que su velocidad y distancia acumulada disminuyó cuando las células fueron expuestas a 1 um. Además, se observó que, debido a la resilencia de los hemocitos bajo una exposición aguda a nanoplásticos seguida de una infección bacteriana, éstos fueron capaces de hacer frente a la infección recuperando su capacidad fagocítica.

Sendra, M., Saco, A., MP, Yeste., M. Romero, A., Novoa, B., & Figueras, A. (2019). Nanoplastics: From tissue accumulation to cell translocation into Mytilus galloprovincialis hemocytes. resilience of immune cells exposed to nanoplastics and nanoplastics plus Vibrio splendidus combination. Journal of Hazardous Materials. - https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121788

El estudio en colaboración con el ICMAN y las universidades de Cádiz y Huelva

El IIM, el ICMAN y las universidades de Cádiz y Huelva comprobaron que las células inmunes del mejillón mediterráneo muestran una distinta capacidad de respuesta frente a la exposición a los nanoplásticos. El sistema inmunológico de los mejillones es eficiente contra las sustancias no propias, por lo que el equipo de investigación trabajó sobre la idea de que las células o hemocitos inmunes de esta especie podrían reaccionar ante la presencia de nanoplásticos.

Las células del sistema inmune del mejillón se clasifican en tres poblaciones (hemocitos granulares, semigranulares e hialinas). El objetivo del estudio fue conocer los efectos de nanoplásticos de poliestireno a concentraciones ambientales de diferentes tamaños (50 nm, 100 nm y 1 µm) sobre la respuesta del sistema inmune de esta especie de mejillón mediterráneo atendiendo a las tres poblaciones celulares definidas.

En opinión de Sendra y Blasco, “los resultaron han mostrado por primera vez cómo distintas poblaciones del sistema inmune de mejillón responden de forma diferente a la exposición de nanoplásticos. La población de granulocitos mostró ser la que presentó mayor sensibilidad a la exposición por nanoplásticos en comparación con las poblaciones de hemocitos semigranulares y células hialinas. La investigación aporta nueva información a nivel celular del comportamiento de este contaminante emergente y su interacción con su entorno”.

Sendra, M., Carrasco-Braganza, M.I., Yeste, P.M. et al. Immunotoxicity of polystyrene nanoplastics in different hemocyte subpopulations of Mytilus galloprovincialis. Sci Rep 10, 8637 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-65596-8