Nanoplasticele sporesc toxicitatea bacteriei E.coli. Bacteria produce mai multă toxină și devine mai agresivă

Suntem înconjurați de fragmente de plastic de toate mărimile, de la cele vizibile cu ochiul liber până la particule extrem de mici, denumite nanoplastice, care au dimensiuni între un micrometru și un nanometru. Deși efectele acestor particule mici asupra sănătății sunt încă puțin cunoscute, dimensiunea lor infimă și prezența abundentă în mediu le transformă într-o amenințare potențială majoră – nu doar pentru oameni, ci și pentru organisme mult mai simple.

Nanoplasticele provoacă stres bacteriilor E. coli

Un studiu recent evidențiază faptul că nanoplasticele cauzează stres bacteriilor patogene E. coli. Acest lucru nu este însă neapărat un beneficiu pentru oameni, avertizează cercetătorii. Deși nanoplasticele nu afectează în mod direct supraviețuirea bacteriilor, ele influențează alte trăsături importante, precum dezvoltarea biofilmelor și ritmul de creștere. Mai grav, expunerea la nanoplastice determină E. coli să devină mai virulentă.

"Alte studii au evaluat interacțiunea dintre nanoplastice și bacterii, dar al nostru este primul care analizează efectele micro- și nanoplasticelor asupra bacteriilor patogene pentru oameni", explică Pratik Banerjee, microbiolog molecular în cadrul Departamentului de Știința Alimentară și Nutriție Umană de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign, potrivit Science Alert.

Nanoplasticele cu sarcină pozitivă sporesc virulența E. coli O157:H7

Cercetătorii s-au concentrat pe E. coli O157:H7, un patogen binecunoscut pentru izbucnirile sale de toxiinfecții alimentare. Nanoplasticele folosite au fost fabricate din polistiren, unul dintre cele mai utilizate tipuri de plastic.

Au descoperit că particulele de nanoplastic cu sarcină electrică pozitivă provoacă mai mult stres bacterian, ceea ce declanșează un răspuns defensiv. Bacteriile stresate produc mai multă toxină de tip Shiga, principalul agent patogen responsabil pentru boala cauzată de acest tip de E. coli.

"Fiindcă suprafața bacteriilor are sarcină negativă, am suspectat că nanoplasticele cu sarcină pozitivă le pot dăuna. Am aplicat sarcini pozitive, neutre sau negative pe particule înainte de a le introduce în contact cu E. coli.

Plasticele au o capacitate enormă de a adsorbi diverse substanțe chimice, care pot modifica sarcina suprafeței. Nu am analizat încă efectele chimicalelor adsorbite – acesta este subiectul următorului nostru studiu – dar în acest prim pas am vrut să înțelegem cum sarcina suprafeței influențează răspunsul bacteriilor patogene", spune Banerjee.

Nanoplasticele sporesc toxicitatea bacteriei E.coli. Bacteria produce mai multă toxină și devine mai agresivă - FOTO: Freepik@aphisitinthongxay

Efecte asupra creșterii și formării biofilmelor

Bacteriile libere (plutitoare) s-au înmulțit mai lent în prezența nanoplasticelor cu sarcină pozitivă și au întârziat să formeze biofilme – comunități bacteriene cu un strat protector extracelular. Biofilmele sunt esențiale pentru supraviețuirea bacteriilor în condiții reale și reprezintă o problemă majoră în industria medicală și alimentară.

Pentru a înțelege mai bine acest fenomen, cercetătorii au lăsat E. coli să formeze biofilme pe o suprafață, apoi au adăugat nanoplastice încărcate. Chiar și în biofilm, bacteriile au fost stresate de nanoplasticele cu sarcină pozitivă și au produs mai multă toxină Shiga. De asemenea, au fost observate modificări în expresia genelor asociate virulenței, influențate de sarcinile pozitive și negative.

"Biofilmele sunt structuri bacteriene foarte rezistente și dificil de eliminat. Ele reprezintă o problemă în spitale, unde se formează pe catetere sau implanturi, dar și în industria alimentară.

Unul dintre obiectivele noastre a fost să vedem ce se întâmplă atunci când acest patogen uman, transmis prin alimente, întâlnește nanoplasticele, văzute din perspectiva unui biofilm", afirmă Banerjee.

Un semnal de alarmă pentru sănătatea publică

Creșterea virulenței este un semn îngrijorător pentru un patogen deja responsabil pentru numeroase cazuri de toxiinfecții alimentare.

"Este nevoie de mai multe cercetări pentru a aprofunda aceste rezultate și pentru a înțelege cum poluarea cu nanoplastice afectează nu doar E. coli, ci și alte bacterii patogene", spun autorii studiului.

Nanoplasticele, mici particule de plastic greu de văzut, pot face bacteria E. coli mai periculoasă, determinând-o să producă mai multe toxine care pot îmbolnăvi oamenii. Rezultatele au fost publicate în Journal of Nanobiotechnology.