Cuantificación e identificación de microplásticos en donanates de sangre del Hospital “Lcdo. José María Benítez”, 2023-2024

Introducción

El plástico es un material polímero semisintético caracterizado por una gran versatilidad, fuerza, ligereza, estabilidad, facilidad de esterilización y propiedades de barrera, lo que justifica la elevada utilización que actualmente existe de este material en el mundo (1). En 2020 la producción mundial de plástico alcanzó más de 390 millones de toneladas. China lideró la producción con el 32% en 2021, un incremento de tres puntos porcentuales respecto a 2017. A continuación, Norteamérica aportó el 18%, el resto de Asia el 17%, Europa el 15%, Oriente Medio y África el 8%, Latinoamérica el 4%, y Japón y los países del CIS el 3% cada uno (2).

 La mayoría de los autores clasifican actualmente a los residuos de microplásticos en función de su tamaño (Figura 1) (3). Se considera microplástico cuando los fragmentos de plástico alcanzan un tamaño inferior a 5mm de diámetro, mientras que se considera nanoplástico a los fragmentos que tienen un tamaño inferior a 100 nm (1). Los microplásticos pueden provenir de fuentes primarias, como pellets usados en la industria del plástico y productos de cuidado personal, o de fuentes secundarias, como fragmentos y fibras generados por la degradación de desechos plásticos más grandes debido a procesos como la fotodegradación, la oxidación y la abrasión mecánica (4).

Con el aumento global en la producción y consumo de plásticos, también ha crecido la variedad y cantidad de sustancias químicas asociadas. Actualmente, más de 13.000 sustancias están presentes en los plásticos, incluyendo más de 3.200 que son monómeros, aditivos y otras sustancias añadidas, algunas de las cuales son peligrosas. Diez grupos de estas sustancias, como retardadores de llama, estabilizadores UV, PFAS, ftalatos, bisfenoles, y metales pesados, son particularmente preocupantes por sus efectos nocivos en el medio ambiente y la salud, y pueden liberarse durante el uso o reciclaje de plásticos (5,6).

 En Venezuela se ha evidenciado la presencia de microplásticos en las zonas costeras del país y en el río Orinoco como superficies afectadas por polución y de contacto estrecho con los habitantes, representando un medio de contaminación y de exposición continua a los individuos (7). El principal riesgo de exposición a microplásticos proviene del aire, agua y alimentos contaminados. Estos compuestos se han encontrado en tejidos biológicos como pulmones, intestinos, hígado, heces y sangre. La sangre, al transportar oxígeno y nutrientes, también puede transportar partículas de plástico por todo el cuerpo. El destino de estas partículas depende de sus propiedades fisicoquímicas, como tamaño y forma, que influyen en su eliminación a través de la filtración renal o excreción biliar, o en su depósito en órganos como el hígado y el bazo (Figura 2) (8).

El papel de la sangre como vía de transporte, junto con la viabilidad de acceder a muestras directamente del cuerpo, sin contacto con materiales plásticos, la convierte en una matriz adecuada para la biomonitorización humana de partículas plásticas y para el presente estudio. Medir posibles efectos adversos de los plásticos en los humanos es mucho más difícil que en los animales, dado a que los sujetos humanos no pueden alimentarse o exponerse intencionalmente con plásticos y si lo hacen hay barreras físicas que impiden su integración al sistema biológico (8). Se puede señalar que Venezuela constituye uno de los cinco países más importantes de la producción de resinas plásticas en Latinoamérica, principalmente por su industria petrolera que abarca toda la cadena de producción desde el hidrocarburo hasta la materia prima y sus derivados en todos los sectores del plástico. Esto representa una alarmante correlación entre la producción de microplástico y todo su consumo diario per cápita en el país (7). A pesar de que en la actualidad es evidente que los microplásticos representan un problema en salud pública, se encuentra un vacío de conocimiento en cuanto a la determinación y cuantificación de qué tan expuestos están los venezolanos a los microplásticos y sus consecuencias en la salud.

 Es por ello que el presente estudio se centró en cuantificar e identificar la presencia de microplásticos en sangre de personas aparentemente sanas que acuden al servicio de Banco de Sangre del Hospital “Lcdo. José María Benítez” en el periodo comprendido desde octubre del 2023 hasta febrero 2024.

Materiales y métodos

Diseño y tipo de estudio

Se presentó un estudio de enfoque cuantitativo, no experimental, de tipo clínico, analítico de corte transversal. Se realizó la recolección de muestras de sangre de manera aleatoria a donantes que acudieron al servicio de Banco de Sangre del Hospital “Lcdo. José María Benítez” desde octubre de 2023 hasta febrero de 2024.

La muestra de estudio estuvo cosntituida por 37 donantes que acudieron de forma voluntaria, los cuales cumplerion con los criterios establecidos porel banco de sangre para poder ser donantes:

1. Mayor de 18 años y menores de 61 años
2. Peso mayor a 50 kg
3. Haber dormido la noche anterior al menos 8 horas,
4. No haberse tatuado en los últimos 6 mesesa.
5. No presentar alguna patología infectocontagiosa en menos de 6 meses y que fueron operadas en un periodo menor de un año.

En cuanto a las variables de estudio se registró las condiciones socio demográficas: sexo, edad, procedencia, estrato socioeconómico por método de Graffar y ocupación, se identificaron los factores de riesgos por el uso habitual de plástico: si es vegetariano, consumo habitual de pescados y mariscos, uso de envoltura plástica para conservar comida, consumo habitual de agua en botellas plásticas, uso de microonda para calentar comida. Los datos se obtuvieron a través de un instrumento tipo encuesta con preguntas directas. Muestra biológica (sangre venosa)

Las muestras se recolectaron a través de punción venosa que se realizó mediante una aguja de acero inoxidable 21G estéril de grado quirúrgico y que se conectó al tubo de ensayo de vidrio al vacío con anticoagulante ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) de acuerdo a los protocolos de la Declaración de Helsinki, de modo que se extrajo 5 mL de la sangre de la vena del donante directamente al vacutainer de vidrio y se mezcló la solución anticoagulante del tubo con la sangre obtenida para su preservación y manipulación(8).  Así mismo, el manejo y transporte de las muestras, se tomó cada tubo de ensayo e identificó el número de paciente para posteriormente ubicarlo en una cava previamente esterilizada con etanol al 70%. Esta cava con una rejilla para tubos de ensayo donde se ubicó cada muestra. Para el control de la temperatura se ubicó en la cava hermética y para evitar las vibraciones se colocó esta misma cava en una caja cubierta de espuma de poliuretano para ser transportada.

 Para una garantía y control de calidad se adoptó un protocolo sin plástico, destinado a evitar la contaminación por microplásticos, durante la recolección, el almacenamiento, el procesamiento y el análisis de las muestras. Además, la digestión de las muestras de sangre, la filtración y los pasos de análisis de espectroscopía se llevaron a cabo en una sala dedicada. Todas las herramientas de plástico fueron sustituidas por herramientas de vidrio esterilizado. Se usó batas de laboratorio de algodón y guantes de látex de un solo uso durante todas las fases del experimento.

 También se utilizó etanol (70%) para limpiar las superficies de trabajo antes de iniciar todos los procedimientos y durante el tiempo experimental. 

La cristalería y los instrumentos, como tijeras y pinzas, se lavaron con líquido lavavajillas, se enjuagaron tres veces con etanol al 70% y luego se enjuagaron con agua desionizada filtrada. Todos los líquidos, incluido el etanol al 70% y el agua desionizada, se filtraron a través de membranas filtrantes con un tamaño de poro de 20 µm.

Tratramineto de extración

Las muestras de sangre se centrifugaron a 4000 rpm durante 15 minutos para separar el plasma de los componentes celulares. Posteriormente, se separó el sobrenadante quedando solo el paquete globular, al cual se le adicionó de una solución lisante constituida por Tritón y dimetilsulfoxido a 2%, para luego volver a centrifugar por 5 min a 3500 rpm. Se retiro el sobrenadante para luego añadir 5 ml de tampón TRIS-HCl (400 mM Tris-HCl, pH 7,8, 0,5 % SDS, Trizbase , HCl H1758), los viales se calentaron en un baño de agua a 50 °C durante 1 h para desnaturalizar las proteínas. Para digerir las proteínas presentes en la sangre completa, se añadieron 100 µl de la proteinasa K (1 mg/ml, junto con 1 ml de CaCl2 5 mM) y los viales se incubaron durante 1 h a 60 °C. El CaCl2 evita la autolisis de la proteinasa K y mejora la estabilidad térmica y la unión al sustrato. Finalmente, los viales se agitaron en una mesa de agitación durante 20 min a temperatura ambiente y se calentaron una vez más a 60 °C durante 20 min. Este procedimiento permitió la separación de cualquier proteína o constituyente celular de los posibles polímeros presentes, los cuales por diferencia de densidades y estructura sin degradar por  el Tritón y DMSO, quedan en el sobrenadante. Es de destacar que se aplicó este método a las muestras luego de un análisis con muestras externas empleadas como control y aplicación de las técnicas para la identificación de los polímeros. Dicho protocolo fue evaluado, establecido y realizado en el Laboratorio de Metales en la Universidad de Carabobo, sede Aragua. Caraterizacion de los microplásticos

Como técnica de análisis que se empleó para determinar los diferentes tipos de polímeros existentes en las muestras, fue la de Espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR).

La utilidad de la espectroscopia infrarroja surge porque las diferentes estructuras químicas (moléculas) producen diferentes huellas espectrales. Mediante este método se puede llegar a identificar microplásticos  en un rango de 50–500 µm en un periodo de tiempo muy corto, además de poseer una alta resolución espacial (10 - 20 µm); sin embargo, puede presentar inconvenientes al momento de preparar las muestras (9). Para el análisis de identificación de los polímeros presentes en las muestras se procedió a colocar en la sonda óptica tubular 300 µL de muestra previamente diluida en un búfer empleado el equipo Lyza 7000 el cual trabaja en un rango espectral de 8100–350 cm⁻¹.

Análisis Estadístico 

Finalmente, se utilizó análisis estadístico descriptivo para variables cualitativas frecuencia absolutas y porcentajes y para variables cuantitativas se registró media desviación estándar y para resumir los datos y comparar los resultados entre las muestras se utilizó chi cuadrado todo procesado en una base de datos en Excel 2013 y paquete estadístico EPIINFO 7.2.5.0 y SPSS Versión 15 con un intervalo de confianza de 95% y una significancia de p<0,05.

Consideraciones Bioéticas

Todos los precedimetos fueron ejecutados de acuerdo a los protocolos de la Declaración de Helsinki. Así mismo se conto con la aprobación del directivo de la institución Hospital “Lcdo. José María Benítez”.

Resultados

Un total de 37 personas aparentemente sanas acudieron al banco de sangre, entre octubre de 2023 y febrero de 2024. Se evidencia que la edad promedio de los participantes fue de 40,16 años, con un rango entre 18 y 61 años. De los 37 participantes 56,76% son hombres y 43,24% mujeres. Procedentes la mayoría de Aragua (83,78%), seguido por Carabobo (13,51%) y otras regiones 2,70% (Tabla 1).

Así mismo un 29,73% consumía regularmente pescados y mariscos, un 72, 97% de los participantes usan envolturas plásticas para conservar comida. En cuanto al consumo de agua en botellas plásticas, la mayoría (86,49%) consumía agua en botellas plásticas. El uso de microondas para calentar comida en envases plásticos es de (29,73%). El porcentaje de participantes que usan tapabocas (32,43%). Consumo de tabaco (16,22%) eran fumadores (Tabla 2).

La presencia de microplásticos fue confirmada en todos los donantes, con una concentración promedio de 7,4±0,76 mcg/L de sangre. A través del IFTR se identificaron los microplásticos Polietileno, Polipropileno y Poliestireno. Así mismo un 54,35% de los individuos presentaron de forma simultánea los polímeros Polietileno y Polipropileno, un 34,7% Polietileno y Poliestireno y un 10,95% Polipropileno y Poliestireno (Tabla 3).

En el análisis de regresión lineal multivariado, ninguno de los factores sociodemográficos o de riesgo evaluados muestra una relación estadísticamente significativa con la concentración de microplásticos en sangre (p > 0,05). Esto sugiere que, en el contexto de este estudio, los factores evaluados no tienen un impacto claro en los niveles de microplásticos detectados en sangre (Tabla 4).

Discusión

En el presente estudio se evaluó la presencia de microplásticos en sangre 37 muestras, encontrando polímeros en el 100% de las muestras procesadas. En contraposición con lo expuesto por Leslie et al. (2022), donde la muestra fue de 22 en la cual el 77% demostraron microplásticos en sangre, con una concentración promedio de 1.6 µg/mL (8,10).

En cuanto a la identificación de los polímeros, en el trabajo de Leslie et al. (2022), los polímeros más comunes fueron polietileno tereftalato (PET), polietileno (PE) y polipropileno (PP), siendo PET el más prevalente. En este estudio también muestra una alta prevalencia de microplásticos, pero en este caso, el polietileno (PE) y el poliestireno (PS) son dominantes, seguidos por combinaciones con polipropileno (PP). Esto podría sugerir diferencias en las fuentes de exposición y condiciones sociodemográficas de los participantes.

Si bien en estudios previos se han determinado los factores de riesgos de contaminación por microplásticos a los humanos dado a la liberación de estas partículas como en agua embotellada, bolsas plásticas o el uso de microondas, en ningún estudio anterior se había asociado estos factores de riesgo con la presencia de microplásticos en la sangre humana demostrando una relación que el 72,97% utilizaba bolsas de plástico para preservar los alimentos y el 86.49%  bebidas en botellas plásticas.

La sangre ha demostrado ser un medio donde se puede acumular y persistir el microplástico, además de lograr transportar estas partículas a otros órganos y tejidos (11,12,13). Las repercusiones en la salud  a largo plazo deben ser estudiadas, sobretodo en la eminente interacción de estos micropolímeros con las membranas celulares, influyendo en desregulaciones del ciclo celular, señalizaciones y el estrés oxidativo, dado que la exposición crónica a estos polímeros podrá relacionarse con patologías autoinmunes como Lupus eritematoso sistémico o enfermedad reumática autoinmune, además de posibles neoplasias y trastornos del funcionamiento de órganos hematopoyéticos, por lo que representa una amenaza silente ante estas patologías (14,15,16).

Por otra parte, con los resultados se logró identificar microplásticos de tipo Polietileno (PE) en el 43,24% de los donantes  en contraste con el 54.4% de los pacientes en los que se encontró Polietileno (PE) en placa ateroma, lo que muestra la impactante relación entre la presencia de microplásticos en sangre y posibles enfermedades cardiovasculares como eventos cerebrovasculares, eventos isquémicos al miocardio, entre otros (17).

Si bien los resultados de las correlaciones no fueron estadísticamente significativos al momento de discriminar la presencia de microplástico asociada a un factor de riesgo en específico, se pudo enfatizar en marcadores de riesgos más relevantes a exposición a los micropolímeros como la implementación de envolturas y envases plásticos para almacenar alimentos y el consumo de bebidas en recipientes y botellas plásticas.

Donde se determina que en cuanto al sexo, el hombre tiene una mayor concentración de micropolímeros en sangre que las mujeres, con un rango de edad en la que estos elementos se encuentran mas predominantes de 25 a 35 años  y el estrato social cuyo valor de densidad de los polímeros en sangre fue mayor corresponde al estrato social IV.

Con este trabajo se procura fijar cimientos y motivar el campo de investigación de microplásticos y su impacto en la salud humana que es un área poco explorada en Latinoamérica hasta ahora. Así como resaltar la necesidad de la aplicación de nuevas leyes y medidas de control en la producción, eliminación y reciclaje del plástico, con la intención de limitar la exposición contínua del humano a estos elementos y que dichos objetos sean elaborados con mejor calidad y con materiales alternativos al plástico.

Conclusiones

La presencia de polietileno, poliestireno polipropileno y de sus combinaciones en un 100% de los donantes constituye un hallazgo preocupante, ya que si cualquier donante llegase a cumplir con los requisitos establecidos por el centro de salud, su sangre se convierte en un fluido que se puede utilizar para mejorar la salud de otro ser humano. Así mismo lo hallado en el presente estudio nos indica que muy posiblemente la población esta interactuando con estos polímeros de forma directa por lo que es importante evaluar los diversos factores que pudieran estar involucrados a la presencia de los microplásticos.

Referencias

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