Detección de microplásticos y microfibras en la vía aérea

Abstract

INTRODUCCIÓN: La contaminación por plásticos es uno de los mayores desafíos para nuestra sociedad. Se ha demostrado la presencia y transporte de microplásticos a través de la atmósfera, así como su potencial efecto adverso sobre la salud humana en modelos animales e in vitro. Pero se desconoce la posibilidad de su presencia en la vía aérea inferior. OBJETIVO: Analizar, si se detecta, la presencia de microplásticos (entre 0.1 micrómetro y 5 milímetros) en muestras del interior de la vía aérea inferior obtenidas por lavado broncoalveolar (BAL) y evaluar su posible asociación a exposiciones o procesos patológicos. MATERIALES Y MÉTODOS: Las muestras se han obtenido en pacientes adultos consecutivos durante una broncofibroscopia realizada por indicación clínica en la sección de Neumología del Hospital General Universitario de Elche entre el 1 de marzo y el 31 de septiembre de 2021, con las garantías bioéticas habituales. El análisis de las muestras se ha realizado en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Universidad Politécnica de Cartagena: la observación de microfibras se ha realizado mediante microscopio trinocular, determinación de polímeros mediante μ-FTIR y microscopio electrónico de barrido acoplado a microanálisis mediante energía dispersiva de rayos X (SEM-EDX). Se realizaron diferentes controles durante la toma de muestras y en laboratorio para evaluar la posible contaminación por fibras externas. RESULTADOS: Se incluyeron a 44 pacientes, de los cuales 32 (73%) eran varones. La edad media fue de 62,8 años (± 1.73). La mayoría (38) eran fumadores o exfumadores con un consumo acumulado medio de 32 paquetes/año. Se detectó la presencia de microplásticos en 30 (68%) de las muestras analizadas. El 94% de los microplásticos aislados fueron fibras. El tamaño medio de las microfibras encontradas fue de 1,73 ± 0,15 mm. Los compuestos mayoritariamente identificados en las fibras fueron: rayón (40%), poliéster (19%), celulosa (17%), y algodón (14%). Se encontró una mayor concentración de microplásticos, de manera estadísticamente significativa, en mujeres, en los participantes mayores de 60 años, en personas que trabajan en ocupaciones de riesgo de inhalación de contaminantes y en los fumadores activos. Además, observamos que los pacientes con mayores concentraciones de microplásticos en el BAL presentaban con mayor frecuencia alteraciones radiológicas en la TAC de tórax (F-value = 9.113, p < 0.001), una mayor tasa de crecimientos microbiológicos patógenos (F-value = 11.034, p = 0.001) y una peor función pulmonar: correlación inversa entre la concentración de microfibras y los parámetros FEV1 (r de Pearson = —0,598, p < 0,001) y FVC (r de Pearson = —0,355, p = 0,005). CONCLUSIONES: Este es el primer estudio que informa de la presencia de microplásticos en las vías respiratorias inferiores humanas detectadas con análisis μ-FTIR y SEM-EDS en muestras BAL. La presencia de microplásticos ha sido un hallazgo frecuente en la población estudiada, particularmente en determinados grupos como fumadores, mujeres y personas dedicadas a determinados oficios, lo cual podría ayudar a identificar exposiciones de riesgo. También lo ha sido en mayores de 60 años, lo que podría traducir un efecto acumulativo, sugiriendo que los microplásticos serían capaces de persistir en la vía aérea humana durante largos periodos de tiempo. Además, la asociación entre la concentración de estas microfibras y diversos hallazgos patológicos nos alerta de que la exposición a los microplásticos atmosféricos podría tener importantes consecuencias para la salud respiratoria.

INTRODUCTION: Plastic pollution poses one of the greatest challenges to our society. The presence and transport of microplastics through the atmosphere have been demonstrated, along with their potential adverse effects on human health in animal models and in vitro. However, the possibility of their presence in the lower airway remains unknown. OBJECTIVE: To analyze, if detected, the presence of microplastics (ranging from 0.1 micrometer to 5 millimeters) in samples from the lower airway obtained by bronchoalveolar lavage (BAL) and evaluate their possible association with exposures or pathological processes. MATERIALS AND METHODS: Samples were obtained from consecutive adult patients during bronchoscopy performed as clinically indicated in the Pulmonology Department of the General University Hospital of Elche between March 1 and September 31, 2021, with standard bioethical guarantees. Sample analysis was conducted at the Environmental Engineering Laboratory of the Polytechnic University of Cartagena: microfiber observation was performed using a trinocular microscope, polymer determination using μ-FTIR, and scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray microanalysis (SEM-EDX). Various controls were implemented during sample collection and in the laboratory to assess potential contamination from external fibers. RESULTS: A total of 44 patients were included, of whom 32 (73%) were male. The mean age was 62.8 years (± 1.73). The majority (38) were smokers or ex-smokers with a mean cumulative consumption of 32 packs/year. Microplastics were detected in 30 (68%) of the analyzed samples. 94% of the isolated microplastics were fibers. The average size of the microfibers found was 1.73 ± 0.15 mm. The predominantly identified compounds in the fibers were rayon (40%), polyester (19%), cellulose (17%), and cotton (14%). A statistically significant higher concentration of microplastics was found in women, participants over 60 years old, individuals working in occupations at risk of inhaling contaminants, and active smokers. Furthermore, we observed that patients with higher concentrations of microplastics in BAL samples more frequently presented radiological alterations in chest TC scans (F-value = 9.113, p < 0.001), a higher rate of pathogenic microbiological growth (F-value = 11.034, p = 0.001), and worse lung function: inverse correlation between microfiber concentration and FEV1 parameters (Pearson's r = -0.598, p < 0.001) and FVC (Pearson's r = -0.355, p = 0.005). CONCLUSIONS: This is the first study reporting the presence of microplastics in human lower respiratory tracts detected with μ-FTIR and SEM-EDS analysis in BAL samples. The presence of microplastics was a frequent finding in the studied population, particularly in certain groups such as smokers, women, and individuals engaged in some occupations, which could help identify risk exposures. It was also prevalent in individuals over 60 years old, suggesting an accumulative effect, implying that microplastics may persist in the human airway for extended periods. Additionally, the association between the concentration of these microfibers and various pathological findings alerts us that exposure to atmospheric microplastics could have significant consequences for respiratory health.