Plástico en el cerebro

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La demencia de Atenea

Por Mario Jaime

La Paz, Baja California Sur (BCS). Querido lector, usted y yo podríamos tener partículas de plástico en nuestro cerebro.

En el siglo XX ocurrió un hecho sin precedentes en la historia humana. El desarrollo industrial y la demanda de los consumidores permitieron y acuciaron el reemplazo de materiales naturales por aquellos sintetizados en laboratorios. Poco a poco nos hemos habituado a vivir en la era del plástico. Mira, lector a tu alrededor. A menos que te encuentres en una selva virgen o en una cabaña apartada entre los bosques y desnudo o vestido con piel de jabalí, la mayoría de las cosas que te rodean han sido fabricados con materiales químicos sintéticos: plásticos, gomas, polímeros…es casi imposible ya habitar un mundo ajeno a la industria tecnoquímica. Y el petróleo es dios.

El sueño de los alquimistas se materializa. Miro a mi alrededor mientras escribo este mamotreto. Escribo en un teclado con una carcasa de aluminio cubierta con poliuretano y un termoplástico conocido como acrilonitrilo-butadieno-estireno. La pantalla de mi computadora es un cristal líquido con semiconductores, fósforo, plomo y mercurio. A mi lado yace una lata de refresco de aluminio y una botella vacía de polietileno tereftalato.

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Apenas hace unos minutos que bebí una porquería deliciosa: 600 ml de agua carbonatada con ácido fosfórico, edulcorantes como caramelo IV (un potencial cancerígeno), 60 mg de sodio, 36 mg de sucralosa, aspartame y acesulfame K que pueden afectar mi páncreas y ocasionarme diabetes y cafeína, un neuroexcitador. ¿No se te antoja? Sé que te encanta.

Hay dos pastas de dientes deprimidas sobre mi mesa fabricados con polietileno de alta densidad. La pasta es una mezcla de compuestos abrasivos y detergentes como fluoruro sódico, sorbitol, hidróxido sódico, sílica hidratada, laurilsulfato de sodio y otros. Visto una chamarra compuesta por una resina plástica formada sintéticamente con etilenglicol y tereftalato de dimetilo. Mis zapatos deportivos fueron confeccionados en una fábrica de China en donde se funden miles de botellas de plástico para convertirlas en hebras, tienen caucho alterado con agentes acelerantes, cuero sintético, una espuma de etileno acetato de vinilo y algodón.

Una amiga ha dejado su cigarrillo apagado en un plato. Ese miserable tubo de menos de 8 cm contiene más de 7 mil compuestos tóxicos entre los que destacan venenos como ácido cianhídrico, aldehído fórmico, arsénico y amoniaco y otros cancerígenos como plomo, nitrosaminas, formol, bencenos, butadieno, acroleína y más de cien hidrocarburos poliaromáticos. Ella fuma de cinco a siete cigarrillos diarios.

De puro coraje aromaticé la peste que ha dejado el humo. El aromatizante contiene compuestos como ésteres arílicos y alquílicos, formol, terpenos orgánicos y naftalenos (más cancerígenos).

Se estima que la tasa media de ingesta diaria de microplásticos de un adulto es de 883 partículas por persona, equivalente a 583 ng de plástico. Algunos estudios estiman 21 g por mes o 250 g al año. Cox (2019) evaluó el consumo anual de microplásticos en estadounidenses, que varió entre las 39 mil a 52 mil partículas al año. La estimación se incrementa de 74 mil a 121 mil cuando se toma en cuenta la inhalación. Además, los individuos que beben agua solo de botellas plásticas incorporan hasta 90 mil partículas adicionales al año.

En el siglo XXI una pléyade de estudios ha brotado como hongos en pos de dilucidar la toxicidad de la acumulación de plásticos en los animales, incluidos los humanos. Se ha inferido una regla general: entre más pequeña sea la partícula plástica es más tóxica. Esto es debido a que los nanoplásticos pueden cruzar barreras que los microplásticos no. Por ejemplo, los nanoplásticos pueden destruir las membranas de óvulos y espermatozoides y causar toxicidad en la descendencia como hipoxia en los embriones (Yin et al. 2021).

No sólo eso, las nanopartículas de plástico (≤100 nm) pueden impactar en la propagación de genes resistentes a antibióticos (ARGs) al perturbar la transferencia horizontal de genes. Hu et al. (2022) realizaron pruebas de propagación de genes de diversos plásmidos (pequeños fragmentos de DNA) a bacterias Escherichia coli. Encontraron que nanopartículas de poliestireno interfirieron en la replicación de los plásmidos dentro de la bacteria ralentizando su evolución genética.

Sí eso sucede, no es aventurado inferir que pequeñísimas partículas plásticas pueden afectar el material genético de cualquier célula. Hay evidencia que las partículas de plástico dañan el microbiota, el epitelio de la mucosa y destruyen la barrera intestinal, además de provocar desordenes metabólicos (Fackelmann and Sommer, 2019; Li et al., 2020; Qiao et al., 2019).

Aún más impactante puede ser la evidencia de que los microplásticos pueden causar neurotoxicidad, conductas aberrantes y depresión en varios animales. Incluso, al acumularse en el cerebro pueden interferir en la actividad del acetil colinesterasa, una enzima que cataliza la acción de la acetilcolina, nuestro neurotransmisor más importante. Es el compuesto que liberan las neuronas para la actividad muscular. Esto implica la atrofia de fibras nerviosas (Mak et al., 2019; Yang et al., 2020). Aunque estos efectos se han observado en peces óseos (peces dorados, peces cebra, tilapias rojas, pez gato africano, entro otros); el sistema nervioso central de los vertebrados y sobre todo las neuronas, siguen el mismo patrón histológico y funcional por lo que puede inferirse un peligro potencial para los mamíferos y los humanos en particular.

Figura 1. Esquema que representa los peligros de micro y nanoplásticos cuando penetran la piel y la barrera cerebral.

La interacción de los plásticos con otros compuestos en el ambiente incrementa el peligro de toxicidad. Las partículas pueden transportar, acumular o absorber metales pesados, retardantes de flamas, colorantes o antibióticos.

Chen (2017) observó que las nanopartículas incrementan la biodosponiblidad de bifenoles causando daños severos en nervios de peces cebras. Además, los bifenoles actúan como disruptores endócrinos y provocan efectos similares a lo que causan los estrógenos.

Luis (2015) observó que retardantes de flama organofosfatados combinados con microplásticos causaron daños neuronales en ratones. Mientras que la combinación de microplásticos y cobre causó cambios morfológicos en el cerebro y retina en lubinas (Santos et al., 2020).

Apenas estamos concibiendo un panorama que parece ser inconmensurable. Así como en la Antigüedad miles de personas jamás supieron el peligro de beber en vasijas recubiertas de plomo y murieron por ello, poco entendemos las casusas detrás de nuestras conductas actuales.

Lector, quizá tus recientes lesiones, o tu tristeza latente se ven reforzadas por partículas diminutas de plástico que han entrado en tus neuronas. Las comodidades tecnológicas de hoy tienen un precio. Las metamorfosis materiales no pueden evadir la entropía y el principio de conservación. Vivimos un mundo tan fascinante y espantoso a la vez, que nuestros papeles de dioses alquímicos se confunden con demonios ignotos.

Referencias

Chen, Q., Yin, D., Jia, Y., Schiwy, S., Legradi, J., Yang, S., Hollert, H., 2017b. Enhanced uptake of BPA in the presence of nanoplastics can lead to neurotoxic effects in adult zebrafish. Sci. Total Environ. 609, 1312–1321.

Cox, K. D., Covernton, G. A., Davies, H. L., Dower, J. F., Juanes, F., & Dudas, S. E. (2019). Human consumption of microplastics. Environmental science & technology, 53(12), 7068-7074.

Fackelmann, G., Sommer, S., 2019.Microplastics and the gutmicrobiome: howchronically exposed species may suffer from gut dysbiosis. Mar. Pollut. Bull. 143, 193– 203.

Hu, X., Waigi, M. G., Yang, B., & Gao, Y. (2022). Impact of Plastic Particles on the Horizontal Transfer of Antibiotic Resistance Genes to Bacterium: Dependent on Particle Sizes and Antibiotic Resistance Gene Vector Replication Capacities. Environmental Science & Technology.

Li, B.Q., Ding, Y.F., Cheng, X., Sheng, D.D., Xu, Z., Rong, Q.Y., … Zhang, Y., 2020b. Polyethylene microplastics affect the distribution of gut microbiota and inflammation development in mice. Chemosphere 244, 10.

Luis, L.G., Ferreira, P., Fonte, E., Oliveira, M., Guilhermino, L., 2015. Does the presence of microplastics influence the acute toxicity of chromium (VI) to early juveniles of the common goby (Pomatoschistus microps)? A study with juveniles from two wild estuarine populations. Aquat. Toxicol. 164, 163–174.

Mak, C.W., Yeung, K.C.F., Chan, K.M., 2019a. Acute toxic effects of polyethylene microplastic on adult zebrafish. Ecotoxicol. Environ. Saf. 182.

Qiao, R.X., Deng, Y.F., Zhang, S.H., Wolosker, M.B., Zhu, Q.D., Ren, H.Q., Zhang, Y., 2019a. Accumulation of different shapes of microplastics initiates intestinal injury and gut microbiota dysbiosis in the gut of zebrafish. Chemosphere 236, 12.

Santos, D., Felix, L., Luzio, A., Parra, S., Cabecinha, E., Bellas, J., Monteiro,S.M., 2020.Toxicological effects induced on early life stages of zebrafish (Danio rerio) after an acuteexposure to microplastics alone or co-exposed with copper. Chemosphere 261,127748.

Yang, H., Xiong, H., Mi, K., Xue, W., Wei, W., Zhang, Y., 2020. Toxicitycomparison ofnano-sized and micron-sized microplastics to goldfish Carassius auratuslarvae. J. Hazard. Mater., 388.

Yin, K., Wang, Y., Zhao, H., Wang, D., Guo, M., Mu, M., … & Xing, M. (2021). Acomparative review of microplastics and nanoplastics: Toxicity hazards ondigestive, reproductive and nervous system. Science of The Total Environment, 774, 145758.

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Islas de basura. La basura flotante en el océano

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Colaboración Especial

Ariadna Esmeralda Ávila García

La Paz, Baja California Sur (BCS). Continuamente escuchamos acerca del cuidado del ambiente y de lo importante que es no tirar basura, reciclar, pero ¿Qué tanto hacemos al respecto?, ¿somos realmente consientes de las consecuencias que esto trae para todas las especies que habitamos en el plantea o para nosotros mismos? La basura es un gran problema que afecta a la población mundial y que lamentablemente, queramos o no, gran parte de la basura termina en los océanos del mundo. Se estima que aproximadamente 8 millones de toneladas de plástico son vertidas en los océanos cada año.

Que debido a las corrientes oceánicas, se trasladan a áreas donde se coleccionan en las llamadas islas de basura marina. Estas islas pueden ser pequeñas o acumularse en grandes plataformas en medio de los océanos. La mayoría de estos parches están compuestos por basura de plástico y el más grande registro hasta ahora es el Gran Parche de Basura del Pacífico, conocido también como Parche de Basura del Este o Vórtice de Basura del Pacífico Oriental. ubicada entre Hawai y California. Sin embargo, aun se desconoce el tamaño exacto del parche porque está en constante crecimiento y movimiento (1).

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Este parche, tiene una alta concentración de escombros marinos y residuos plásticos y a aproximación de su extensión del área, se considera alrededor de 1,600,000,000 km2 y de acuerdo a información publicada en 2018, que indicó que al menos 79,000 toneladas de plástico oceánico están flotando dentro de este área marina (2). Este parche se ha formado con basura que llega de la costa oeste de los Estados Unidos y de la costa este De Japón, por cuatro corrientes principales, la corriente de California, la corriente ecuatorial del Norte, la corriente del Pacífico Norte y el Kuroshio giro subtropical del Pacífico Norte, cuya rotación en el sentido de las agujas del reloj se basa y trampa materia sólida como plásticos. Alrededor del 80% de los plásticos en el parche de basura provienen de la tierra (2, 3).

El parche se desarrolló en esta área debido al giro subtropical del Pacífico norte, uno de los muchos giros oceánicos causados por la convergencia de las corrientes oceánicas y el viento. Cuando las corrientes se encuentran, el efecto Coriolis de la tierra (la desviación de los objetos en movimiento causada por la rotación de la Tierra) hace que el agua gire lentamente, creando un embudo para cualquier cosa en el agua (1).

Como ya se mencionó, junto a ella, existen diferentes islas, dadas por los giros oceánicos tropicales en el mundo con condiciones similares. El segundo más grande es una isla en crecimiento en el Atlántico Norte en el Mar de los Sargazos, la cual se encuentra limitada con la Corriente del Golfo, la Corriente del Atlántico, la corriente de Canarias y la Corriente Ecuatorial del Atlántico Norte (1).

Es importante, saber que no sólo tenemos que contemplar los impactos visuales de la basura flotante, sino que existen impactos ambientales, socioeconómicos y para la salud, entre los que podemos listar varios, como, el bloqueo de la luz solar por estos parches para el plancton y las algas, que al ser autótrofos (es decir, producen su propio alimento), se pone en peligro toda la red trófica, ya que no habrá suficiente comida para los que se alimentan de ellos y después de ellos como, los depredadores.

Por otro lado, los mariscos se volverían menos disponibles en el ecosistema marino, así como más caros para las personas. Además, impactos tóxicos de los micro plásticos que se identifican incluso en los cuerpos de los bebés, ya que algunos plásticos se descomponen dentro de un año de ingreso al agua, lo que hace que se encuentren productos químicos potencialmente tóxicos como el bisfenol A, PCB y los derivados de poliestireno en las corrientes y de muchas formas llegan hasta nuestros cuerpos (2).

Y es que el asunto de la basura es algo grave, de acuerdo a mundo oculto, existe evidencia que hay basura no sólo en las partes superficiales, también en el mar profundo, se observaron organismos de aguas profundas en un 17 por ciento, una evidencia irrefutable de que nuestra cultura desechable se enreda, se entremezcla y generalmente afecta la vida marina de formas que desconocemos.

Por eso, en el mes de los océanos te seguimos invitando a generar conciencia al respecto. se hace una invitación a minimizar el impacto que generamos en los océanos, incluso sin estar cerca de él, como usar menos productos de plástico, no comprar productos que exploten la vida marina o apoyar a grupos u organizaciones que protejan a los océanos, para la próxima entrega te hablaremos acerca de los micro plásticos para que conozcas más consecuencias acerca de este gran problema que nos atañe.

Referencias

(1) Geelane. Islas de la basura: el parche de basura del océano. Consultado 09 de junio de 2022.

(2) Atlas de Justicia Ambiental. Gran parche de basura del Pacífico, Océano Pacífico Norte. Consultado 09 de junio de 2022.

(3). NAtional Geographic. La basura que flota en nuestros océanos. Consultado 09 de junio de 2022.

Transferencia de partículas de plástico en las cadenas tróficas marinas

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La demencia de Atenea

Por Mario Jaime

La Paz, Baja California Sur (BCS). Abramos un pescado para hacer un delicioso filete. Quitémosle las vísceras, pero, en lugar de desecharlas, vamos a examinarlas con el microscopio para buscar parásitos o ver la condición de salud que tenía el pez. ¿Qué son esas partículas diminutas tan simétricas que observamos en sus tejidos? ¡Fragmentos de plástico!

¿Hemos contaminado el mar de tal manera que sus habitantes ya integran polímeros a sus tejidos? De ser así, ¿cómo puede afectar esto a los ecosistemas y a los humanos? Estas preguntas son el parteaguas para nuevas líneas de investigación sobre un problema que debemos afrontar en este siglo.

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Plásticos, contaminación y fragmentación

Los plásticos son polímeros sintéticos de alto peso molecular y baja densidad constituidos por moléculas de carbono, es decir, orgánicas. El plástico es un material versátil, de larga durabilidad que ha sido usado extensivamente desde el siglo XX, debido a sus atractivas propiedades, tales como liviandad, ser agradable al tacto, aislante eléctrico, impermeable y por su resistencia a la corrosión, la degradación ambiental y biológica. Estas características han convertido el plástico en el material más común para la manufactura de miles de productos en industrias tan diversas como la electrónica, la de envoltorios, del vestido y calzado, además de múltiples artículos como juguetes, fibras, muebles, bolsas, botellas, gafas, etc.

En los últimos 60 años, la producción global de plástico ha ido en aumento y, en la actualidad, se producen 300 millones de toneladas al año, de las cuales 40% corresponde a la fabricación de envases y 20% a la construcción. El gran problema es que, al no ser un material biodegradable, el plástico —cuando se desecha— no puede reintegrarse a los ciclos moleculares orgánicos.

Una cantidad inmensa de plásticos entra en los ecosistemas acuáticos mediante el descarte, las aguas negras, los lixiviados, vertederos y contaminación de los mares. Algunos estudios han estimado que más de cinco trillones de piezas de plástico flotan en la superficie de los mares y se ha documentado una cantidad ingente de plásticos en el piso oceánico.

Los plásticos pierden resistencia y se fragmentan con el tiempo, debido a procesos físico químicos: la exposición a la luz solar, la oxidación o la acción física del oleaje y las corrientes, pero esta fragmentación no implica una degradación. El polímero, aun siendo más pequeño, no altera su configuración química; por ejemplo: en una sola lavada, una fibra sintética puede fragmentarse en cerca de dos mil fibras microplásticas. Estos fragmentos plásticos son clasificados según su tamaño, y se denomina microplásticos a las partículas cuya medida va de 5 mm a 1 μm de diámetro y nanoplásticos a las partículas menores a 1 μm.

Afectación de partículas plásticas en especies marinas

Los detritos plásticos han entrado a los ecosistemas marinos en todo el planeta y pueden dañar a los seres vivos. Se han documentado más de 630 especies marinas que interactúan con partículas plásticas, dentro de las cuales se encuentran peces, tortugas, cetáceos, aves, moluscos y crustáceos.

La ingesta de estas partículas ha causado daños a las aves marinas mediante el bloqueo del sistema digestivo o perforación intestinal. Se ha documentado que varias especies de tortugas marinas ingieren plástico, probablemente al confundirlo con medusas, lo que afecta su sistema digestivo ocasionando, incluso, su muerte. En junio de 2018 se registró, en el estómago de un calderón Globicephala macrorhynchus, un total de 80 bolsas de plástico, lo cual causó su muerte.

Transferencia de partículas plásticas en cadena tróficas

Aún no se ha descrito con claridad la forma de transferencia de las partículas plásticas a través de las cadenas alimenticias, si es que existe una biomagnificación, una acumulación o los mecanismos de transferencia; sin embargo, algunos estudios indican que las partículas plásticas pueden incorporarse en los organismos a través de las cadenas tróficas marinas.

Los nanoplásticos pueden pasar de estas cadenas al fitoplancton mediante algas, protozoarios o bacterias y ser asimilados por organismos filtradores como esponjas o briozoarios. Debido a su diminuto tamaño, estas partículas pueden permear las membranas biológicas, lo que podría afectar células sanguíneas o la misma fotosíntesis.

Varios grupos planctónicos como copépodos, larvas de decápodos, larvas de bivalvos y plancton gelatinoso pueden ingerir nanoplásticos y microplásticos suspendidos en la columna de agua o ingerir a otros organismos contaminados. Los animales marinos pueden confundir microesferas plásticas con zooplancton e ingerirlas.

Se ha documentado la transferencia de microesferas plásticas de mejillones Mytilus edulis a cangrejos Carcinus maenas: 24 horas después de ingerir mejillones, se encontraron partículas en la hemolinfa, los ovarios y las branquias de los cangrejos; pero, a los 21 días, prácticamente, las esferas habían desaparecido.

En otro estudio, se registró una transferencia de nanopartículas de poliestireno en un ecosistema de agua dulce desde el alga verde Scenedesmus sp hacia el cladócero Daphnia magna y hasta el pez carpín Carassius carassius, que sufrió un cambio en su metabolismo. Estos resultados dan pie a varias especulaciones que pueden transformarse en hipótesis; por ejemplo: que algunos organismos pueden incorporar o, incluso, desechar las partículas plásticas, lo cual detendría una posible transferencia a niveles superiores en el ecosistema; de ahí que algunos investigadores piensen que las partículas plásticas pueden inducir respuestas inmuno-tóxicas, alterar la expresión de genes o causar muerte celular.

No sólo la transferencia de las partículas es tema de preocupación, también lo son los contaminantes que las acompañan, ya que el plástico facilita la transferencia de contaminantes tóxicos en el organismo. Asimismo, algunas sustancias contaminantes, como los hidrocarburos aromáticos (bencenos), los bifenoles y las dioxinas, son absorbidas por los plásticos en el mar, debido a su naturaleza hidrofóbica.

Se han realizado experimentos que modelan cadenas tróficas simples en lugares donde los peces cebra Danio rerio ingirieron crustáceos del género Artemia. Los nauplios de las artemias ingirieron dos tipos de nano partículas plásticas. El primer tipo de partículas no tenía ninguna sustancia y el segundo tenía contaminantes orgánicos como benzopirenos. Los peces absorbieron los contaminantes en el epitelio intestinal y se acumularon en el hígado. Tosetto dejó por dos meses micro esferas plásticas en una bahía urbana de Australia en donde se impregnaron de hidrocarburos poliaromáticos –contaminantes altamente tóxicos–; los investigadores alimentaron a anfípodos Platorchestia smithi con estas partículas. Luego dieron estos anfípodos a gobios Bathygobius krefftii pero estos no mostraron ningún cambio significativo.

Estos estudios son muy novedosos y no se conocen los mecanismos o la absorción potencial entre plásticos, sustancias tóxicas y tejidos biológicos. El conocimiento sobre este tema es insuficiente y su potencial científico relevante, pues una parte sustancial de la dieta humana deriva de los animales marinos. Se ha registrado que del 28 % de pescados comprados en mercados de Indonesia y el 25 % de pescados adquiridos en mercados de los Estados Unidos tenían microplásticos en sus vísceras. También se ha reportado la presencia de microplásticos en especies de crustáceos de importancia comercial como la gamba Crangon crangon y la cigala Nephrops norvegicus.

Esto es relevante pues se sabe que tanto en ratas como en humanos las partículas de PVC <150 μm pasan del intestino hacia el sistema circulatorio. Partículas muy finas pueden cruzar las membranas celulares, las meninges y la placenta lo que puede causar daño celular, estrés oxidativo e inflamación.

Futuras investigaciones

Ante la perspectiva de que los desechos plásticos aumentarán en los próximos años aún queda por contestar varias preguntas claves como:

¿Hasta dónde los plásticos transfieren las sustancias contaminantes a los organismos por vía de la ingesta? ¿Obtienen los humanos partículas plásticas mediante la ingestión de animales marinos? ¿Qué proporción de la exposición humana a los ingredientes plásticos ocurre a través de las cadenas tróficas? ¿Hay efectos de sustancias contaminantes asociadas a partículas plásticas en depredadores tope?

Es necesario continuar la investigación científica para resolver estas cuestiones, entender los procesos de acumulación de micro y nanoplásticos y tener bases sólidas para desarrollar acciones que atenúen la contaminación en los ecosistemas marinos.

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