Mikroplastik (partikel plastik <5 milimeter) telah menjadi kontaminan makanan baru bagi manusia. Konsumsi mereka berkisar antara 106–113 dan 126–142 partikel per hari masing-masing pada anak dan orang dewasa. Kandungan rata-rata dalam makanan adalah 1,48 partikel/g makanan laut, 0,44 partikel/g gula, 0,10 partikel/g madu, 0,11 partikel/g garam, 32,27 partikel/L alkohol, dan 94,37 partikel/L air. Kondisi ini akan semakin memburuk karena pencemaran plastik di lingkungan terus meningkat, mencapai 350 juta ton pada tahun 2015. Diperkirakan jumlah ini akan mencapai seratus kali lipat pada tahun 2050. Sementara itu, hanya penurunan 5-10% yang telah dicapai. Oleh karena itu, upaya pengurangan plastik telah menjadi tantangan bagi tujuan pembangunan berkelanjutan Perserikatan Bangsa-Bangsa.
Mikroplastik yang dicerna oleh makhluk hidup memasuki saluran pencernaan. Mereka yang mencapai 130 μm mengalami persepsi paraseluler dalam sel epitel usus, sedangkan ukuran <20 μm mengalami fagositosis untuk mencapai sistem sirkulasi darah. Mikroplastik akan diedarkan ke semua jaringan organ, dengan mereka yang berukuran <10 μm menembus membran sel. Mereka juga melintasi penghalang darah-otak melalui transportasi pasif, mengumpulkan partikel ini dan menjadi beracun di jaringan otak. Atamanalp et al., (2021) menemukan partikel mikroplastik termasuk polietilen di jaringan otak, tetapi masih belum ada laporan tentang kehadiran mereka pada jaringan otak manusia. Selanjutnya, mereka yang tidak fagositisasi ke dalam sistem peredaran darah diekskresikan dalam tinja.
Mikroplastik dalam darah dan jaringan akan memicu stres oksidatif akibat radikal bebas. Penelitian yang dilakukan menggunakan mikroplastik melaporkan penurunan enzim antioksidan. Selanjutnya, gangguan penghalang organ karena spesies oksigen reaktif (ROS) menyebabkan inisiasi cedera dan kematian sel, termasuk sel neuron otak. Kematian sel neuron otak yang terus menerus akan mencegah neuron yang tersisa mempertahankan fungsi normal otak. Kondisi ini adalah patogenesis penyakit Alzheimer. Gejala pertama kerusakan sel neuron hipokampus adalah gangguan belajar dan memori. Namun, toksisitas mikroplastik membutuhkan akumulasi dosis dan waktu yang memadai untuk menyebabkan kerusakan sel, jika berlanjut, akan mengakibatkan perkembangan gejala penyakit Alzheimer. Penelitian ini menggunakan dosis, waktu, ukuran partikel tertentu, dan polimer plastik untuk menjelaskan respons sel neuron hipokampus terhadap konsumsi mikroplastik sebagai hal baru. Masih belum ada pengobatan untuk penyakit Alzheimer.
Mikroplastik dalam darah menginduksi radikal bebas berasal dari tiga komponen, yaitu monomer plastik, aditif endogen yang disertakan selama proses produksi seperti ftalat, bisphenol A (BPA), nonylphenol, polybrominated diphenyl ether, dan polutan lingkungan yang diserap di alam seperti polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbon, 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl) ethane, 1,1-dichloro-2, 2-bis (klorofenil) etilena, dan logam berat (aluminium, besi, mangan, tembaga, timbal, seng, perak). Komponen beracun ini masih ditemukan bahkan dalam mikroplastik dan berkontribusi terhadap efek kesehatan negatif. Pada tingkat radikal bebas yang rendah, antioksidan intraseluler seperti superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT), dan glutathione peroksida (GSH-Px) dapat mengurangi kerusakan sel yang disebabkan oleh stres oksidatif. Namun, pajanan berkelanjutan pada dosis yang memadai akan merusak membran sel saraf dan asam deoksiribonukleat. Radikal hidroksil menyebabkan gugus radikal (OH*) dan hidrogen peroksida (H2O2), yang dihasilkan dari spesies oksigen reaktif. Biomarker seluler membran fosfolipid sel neuron dan kerusakan asam deoksiribonukleat, yang mengurangi kemampuan kemampun kognitif sel neuron otak, adalah berturut-turut malondialdehyde (MDA) dan 8-oxo-7,8-dihydro-2-deoxyguanosine (8-OHdG).
Amiloid beta 1-42 (Aβ42) diakui sebagai penanda biologis (biomarker) untuk menilai kemampuan kognitif pada penyakit Alzheimer. Ini adalah protein yang dihasilkan dari fragmentasi prekursor amiloid oleh protease. Protein ini dapat menembus membran saraf dan berperan dalam kelangsungan hidup dan perbaikan neuron yang terluka. Peningkatan kadar serum darah Aβ42 menunjukkan bahwa fragmentasi protein prekursor amiloid telah terjadi, yang dapat menyebabkan gangguan kognitif. Namun, proses fibrilasi menurunkan kadar serum darah Aβ42 menjadi plak amiloid di neuron otak atau mengurangi sintesis protein prekursor amiloid karena kerusakan neuron. Selain itu, tingginya tingkat spesies oksigen reaktif dalam tubuh meningkatkan pengendapan plak amiloid di neuron otak, secara signifikan mengurangi kemampuan kognitif.
Penelitian seperti ini belum banyak dilakukan dan bertujuan untuk menjelaskan respon neuron hipokampus tikus Wistar terhadap mikroplastik polietilen densitas rendah berdasarkan ekspresi enzim SOD dan CAT, kerusakan membran dan asam deoksiribonukleat, dan kadar serum darah Aβ42. Sampel termasuk hewan percobaan tikus Wistar yang secara genetik homolog dengan manusia untuk memodelkan terjadinya penyakit yang disebabkan oleh pajanan bahan beracun.
Mikroplastik polietilen densitas rendah dicerna masuk ke dalam aliran darah dan didistribusikan ke semua jaringan organ, termasuk jaringan hipokampus otak, menyebabkan efek toksik. Penelitian ini menjelaskan respon sel neuron hipokampus terhadap mikroplastik dalam darah berdasarkan ekspresi enzim superoksida dismutase (SOD), catalase (CAT), malondialdehyde (MDA), 8-oxo-7,8-dihydro-2-deoxyguanosine (8-OHdG) pada sel neuron hipokampus, dan kadar amiloid beta 1–42 (Aβ42) serum darah menggunakan analisis jalur SMART PLS.
Desain penelitian ini adalah penelitian eksperimental murni pada tikus Wistar dengan desain post-test control group. Lima kelompok eksperimen (X1, X2, X3, X4, X5) masing-masing diberi 0,0375 mg, 0,075 mg, 0,15 mg, 0,3 mg, dan 0,6 mg mikroplastik polietilen densitas rendah yang dicampur dalam air suling 2cc. Kelompok-kelompok tersebut menerima mikroplastik melalui sonde oral selama 90 hari, kecuali untuk kelompok kontrol (C).
Respon molekuler sel neuron hipokampus tikus Wistar terhadap mikroplastik dalam darah secara signifikan menurunkan ekspresi enzim SOD, sedangkan enzim CAT tidak terpengaruh. Ini sangat meningkatkan kerusakan membran sel neuron hipokampus (ekspresi MDA), meningkatkan kerusakan asam deoksiribonukleat sel neuron hipokampus (ekspresi 8-OHdG), dan penurunan kadar Aβ42 serum darah (analisis jalur, semua nilai-t >1.96).
Disimpulkan bahwa pada analisis jalur menunjukkan bahwa partikel mikroplastik dalam darah secara signifikan menimbulkan kerusakan pada sel neuron hipokampus.
Penulis: Prof. Soedjajadi Keman, dr., MS., Ph.D.
Referensi:
Yudhiakuari Sincihu, Muhammad Farid Dimjadi Lusno, Tri Marthy Mulyasari, Saliza Mohd Elias3, I Ketut Sudiana, Kurnia Kusumastuti, Lilis Sulistyorini, Soedjajadi Keman (2023).
Wistar Rats Hippocampal Neurons Response to Blood Low-Density Polyethylene Microplastics: A Pathway Analysis of SOD, CAT, MDA, 8-OHdG Expression in Hippocampal Neurons and Blood Serum Aβ42 Levels. Neuropsychiatric Disease and Treatment 2023:19 73–83.
