Minuscule plasticdeeltjes –nanoplastics- in ons lichaam kunnen de werking van antibiotica verminderen en mogelijk bijdragen aan de ontwikkeling van antibioticaresistentie. Dat is de conclusie uit een recente studie onder leiding van Lukas Kenner (MedUni Wenen, Oostenrijk. Een internationaal team onderzocht specifiek het antibioticum tetracycline in combinatie met veelvoorkomende plastics, waaronder polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polystyreen (PS) en nylon 6,6 (N66). Deze nanoplastics, die vaak voorkomen in verpakkingsmateriaal en in textiel, blijken zich aan tetracycline te binden, wat de effectiviteit van het antibioticum vermindert. Het onderzoek, gepubliceerd in Scientific Reports, wijst tevens op het risico dat deze binding de verspreiding van het antibioticum naar ongewenste locaties in het lichaam vergemakkelijkt, wat kan leiden tot ongewenste effecten en mogelijk de opbouw van resistente bacteriën bevordert.
Nanoplastics zijn piepkleine plasticdeeltjes die kleiner zijn dan 0,05 millimeter, en ze zijn alomtegenwoordig. Ze komen voort uit verpakkingsmateriaal, synthetisch textiel en slijtende autobanden, en ze zweven rond in de atmosfeer, ze zitten in de grond en in het water.Via de voeding, ademhaling en zelfs de huid dringen de plasticdeeltjes ook binnen in het menselijk lichaam. Zo is onlangs aangetoond dat nanoplastics zelfs in de mannelijke testikels zitten, en zo mogelijk mede-oorzaak zijn van fertiliteitsproblemen. En zelfs embryo’s in de baarmoeder blijken al via de placenta nanoplastics binnen te krijgen. Wat nog niet bekend was is hoe de plasticdeeltjes interacties aangaan met biologisch actieve stoffen, zoals geneesmiddelen. Micro- en nanoplastics hebben de capaciteit om met verschillende bioactieve stoffen complexe aggregaten te vormen, waarvan de effecten nog niet volledig zijn gekarakteriseerd. Een beter begrip van deze aggregaten is noodzakelijk om de mogelijke gezondheidsrisico’s in te schatten.
In hun studie onderzocht het team het vermogen van vier verschillende nanoplastics om tetracycline te adsorberen door gebruik te maken van geavanceerde chemische computermodellen. Hierbij maakten de onderzoekers gebruik van twee benaderingen om relevante conformaties van tetracycline-nanoplastic complexen te genereren. In de eerste benadering werden de plasticdeeltjes vanuit afzonderlijke polymeerketens in aanwezigheid van het antibioticum gevouwen via verschillende simulaties van annealing, waarbij lage-energieconformaties werden verkregen en zelfs het antibioticum in het plasticdeeltje werd ingekapseld. In de tweede, meer bevooroordeelde benadering, werd het plasticdeeltje vooraf gevouwen en het antibioticum in meerdere oriëntaties op het oppervlak geplaatst. De eerste methode bleek superieur doordat deze tot stabielere laag-energetische structuren leidde.
Uit de kwantumchemische berekeningen bleek dat nylon 6,6 de sterkste binding met tetracycline vertoonde, gevolgd door polystyreen, polypropyleen en tenslotte polyethyleen, wat de verschillende affiniteiten voor het antibioticum aantoonde. Het bindingseffect van polystyreen leidde bovendien tot een significante daling in de biologische activiteit van tetracycline, zoals werd bevestigd in vitro bij celtesten die gevoelig zijn voor het antibioticum. Hiermee komt de studie tot de conclusie dat de bindingssterkte van nanoplastics aan tetracycline variabel is en mede afhankelijk van het type plastic.
Preliminaire simulaties op moleculair dynamische schaal toonden aan dat de gevormde complexen van tetracycline en de nanoplasticdeeltjes onder invloed van temperatuur en in water stabiel blijven, wat suggereert dat deze aggregaten ook in reële omgevingen behouden blijven. Deze stabiliteit maakt het waarschijnlijk dat nanoplasticdeeltjes de werking en verspreiding van het antibioticum in het lichaam beïnvloeden.
Het onderzoek wijst op een zorgwekkende mogelijkheid: de toegenomen lokale concentratie van tetracycline op de nanoplasticdeeltjes kan de effectiviteit van het antibioticum verder verminderen en gelijktijdig het risico op resistente bacteriën vergroten. Deze bevindingen onderstrepen het potentieel van nanoplastics om antibioticumabsorptie te veranderen, wat niet alleen de biologische activiteit van het geneesmiddel verlaagt, maar ook kan bijdragen aan de verspreiding van resistentie. Vooral kunststoffen als nylon 6,6 en polystyreen, die een sterke affiniteit voor tetracycline vertonen, kunnen het risico op resistentie verhogen, volgens de onderzoekers een cruciale bevinding nu antibioticaresistentie wereldwijd een toenemende bedreiging vormt.
Naar boven
