Evaluation of biological responses through nano- and micro-plastics exposure.

A presença de partículas de nano e micro-plásticos (NMPs) é uma preocupação ambiental e ecológica cada vez maior devido aos seus possíveis impactos negativos sobre a saúde humana. Os seres humanos são expostos diariamente aos NMPs por ingestão, inalação e contato tópico. No entanto, devido às limitações nas metodologias de amostragem, detecção e quantificação da exposição aos NMPs em matrizes biológicas e complexas, os roedores e os modelos de cultura de células são ferramentas importantes para a avaliação toxicológica. Estudos in vitro e in vivo descreveram a bioacumulação, o estresse oxidativo, a inflamação e a perturbação metabólica após a exposição aos NMPs como as principais respostas biológicas. Os NMPs ambientais são difíceis de serem amostrados e identificados, portanto, os NMPs disponíveis comercialmente têm sido amplamente utilizados em estudos toxicológicos. No entanto, esses NMPs geralmente apresentam propriedades físico- químicas homogêneas, diferindo das misturas heterogêneas dos NMPs encontrados no meio ambiente, que apresentam diversos tipos de polímeros, tamanhos e formas. Portanto, é necessário desenvolver novos métodos para produzir NMPs ambientalmente relevantes para servir como materiais de referência para pesquisas toxicológicas e investigar seus possíveis efeitos na saúde humana. Considerando isso, produzimos NMPs de polietileno tereftalato (PET) usando um tratamento de ultrassom em condições alcalinas, adotando algumas modificações ao protocolo convencional. Além disso, nosso estudo teve como objetivo investigar os possíveis efeitos biológicos da exposição aguda de PET NMPs em duas linhas de células humanas, A549 e HaCaT, abordando a inalação e as rotas de exposição humana tópica in vitro. O tratamento por ultrassom em condições alcalinas induziu a degradação do polímero em PET NMPs menores, formando fragmentos heterogêneos em forma e, em geral, semelhanças nas superfícies químicas entre o PET antes e depois da sonicação. Em um sistema aquoso, os PET NMPs apresentaram um tamanho médio de 781 nm, uma suspensão polidispersa e uma carga de superfície negativa. Suspenção monodispersa de poliestireno amino-modificado (PS-NH2) de 55 nm foi utilizado como controle positivo para as análise in vitro. Após a exposição aguda de PET NMPs, o metabolismo das células A549 foi ligeiramente aumentado, enquanto o HaCaT não sofreu alteração. Ambas as linhas celulares interagiram e absorveram PET NMPs, o que foi observado pelo aumento da granularidade celular. Além disso, a viabilidade celular foi reduzida e o aumento da necrose foi observado apenas nas células A549. O aumento da formação de micronúcleos em alta concentração foi observado nas células HaCaT. A exposição aos PET NMPs não foi capaz de alterar os níveis de ERO intracelulares, em contraste com os PS-NH2 NMPs. No entanto, a redução dos níveis de tiois foram observadas somente nas células HaCaT após exposição. Além disso, em alta concentração, os PET NMPs induziram a ativação do Nrf2 em ambas as linhagens celulares. Os PET NMPs induziram diferentes perfis de secreção de citocinas e os principais efeitos observados ocorreram em alta concentração e em citocinas pró-inflamatórias. Assim, ambas as linhagens celulares apresentaram alterações significativas com relação à ativação do NF-?B. Os PET NMPs induziram alterações na morfologia celular apenas nas células HaCaT. Ainda, os marcadores de autofagia (mTOR, ULK1, ATG5 e LC3B) foram afetados de formas diferentes em ambas as linhagens celulares, sendo que marcadores iniciais (mTOR e ULK1) estavam significativamente reduzidos. Curiosamente, as análise de componentes principais revelaram que as alterações relacionadas à autofagia ocorreram independentemente da concentração. Em conclusão, os PET NMPs ambientalmente relevantes produzidos por sonicação foram internalizados pelas linhagens celulares humanas e afetaram de forma diferente as respostas biológicas em relação à linhagem celular.