Plastikproblem Beweis: Mikroplastik kann menschliche Zellen direkt schädigen

Mikroplastik befindet sich überall: in der Luft, im Wasser, in der Erde – und in uns Menschen. Bisher war nicht geklärt, was das für unsere Körper bedeutet. Jetzt wissen wir: Gelangt Mikroplastik in unseren Organismus, kann das schwerwiegende Folgen haben. Physiker der Universität des Saarlandes und der Universität Tarragona haben bewiesen, dass es die Zellmembran roter Blutkörperchen schädigen und zu Entzündungen in der Zelle führen kann.

Rote Blutkörperchen
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Mikroplastik ist ein ernst zu nehmendes Umweltproblem. Es befindet sich überall. Allein im Ozean spricht man von 70 Millionen Tonnen. Dieses Mikroplastik wird über das Wasser, den Regen, die Luft verbreitet und von Menschen und Tieren aufgenommen. In den Organismen kann Mikroplastik ziemlichen Schaden anstellen. Physiker, Jean-Baptiste Fleury von der Universität des Saarlandes und Vladimir Baulin von der Universität Tarragona, haben nun bewiesen, dass die Zellmembran in menschlichen roten Blutkörperchen mechanisch destabilisiert werden kann.

Entgegen physikalischer Annahmen

Die Wissenschaftler halten fest, dass Mikroplastik unmittelbar nach der Aufnahme in lebende Organismen nicht tödlich ist. Doch wissenschaftliche Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es zu Entzündungen in den Zellen führen kann. Obwohl eigentlich aus physikalischer Sicht keine Wirkung zu erwarten ist, vermuten Fleury und Baulin trotzdem, dass ein rein mechanischer Effekt diese Entzündungen verursachen könnte. Normalerweise sollte jede mechanische Wirkung auf eine Flüssigkeit mit der Zeit nachlassen und dann ganz verschwinden.

Überraschenderweise haben wir jedoch beobachtet, dass sich die Membranen von künstlichen Zellen und roten Blutkörperchen in Gegenwart von Mikroplastik dehnen.

Jean-Baptiste Fleury, Universität des Saarlandes

Die Folge: Die Membran der roten Blutkörperchen entzündet sich spontan.

Mechanische Dehnung der Zellmembran

Der theoretische Physiker Dr. Vladimir Baulin hat dafür ein mathematisches Modell entwickelt und kann sagen, wie genau die Plastikpartikel auf die Zellmembran wirken. Vereinfacht gesagt: Jedes Partikel verbraucht einen Teil der Membranfläche. Das heißt, befinden sich Mikroplastikteilchen im roten Blutkörperchen, zieht sich die Zellmembran um diese Teilchen herum zusammen. Das bewirkt, dass die Zellmembran zwischen den Teilchen gespannt, also mechanisch gedehnt wird. Das führt am Ende dazu, dass die Zellmembran weniger stabil ist.

Eine weitere überraschende Entdeckung war, dass die Mikroplastikteilchen in der Zellmembran nie an ein und derselben Stelle waren, sondern sich durch kontinuierliche Diffusion bewegten.

Eine blaue Flüssigkeit vermischt sich in einem Glaskolben mit Wasser.
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Diffusion ist der ohne äußere Einwirkung stattfindende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden in Flüssigkeiten oder Gasen. Mit der Zeit kommt es durch Diffusion zu einer gleichmäßigen Verteilung und Durchmischung von Stoffen. Tropft man beispielsweise Tinte in ein Wasserglas, wird sich die Flüssigkeit mit der Zeit einheitlich blau verfärben.

Diese Diffusion ist wahrscheinlich die Ursache für die anhaltende Spannung auf der Zelloberfläche, die ja eigentlich aus physikalischer Sicht irgendwann abnehmen sollte. Bisher wurde in Studien zwar untersucht, ob Mikroplastik im Körper toxisch wirkt, eine rein mechanische Auswirkung auf die Zellen wurde bisher aber immer außer Acht gelassen. Fleury und Baulin haben nun gezeigt, dass sie eine wichtige Rolle spielt.

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