Determination of microplastic-induced sublethal phenotypic changes in two human hepatocyte models using high-content analysis

Autor(es)

Mariana Rodrigues Da Silva

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2025-03-11

Membros da banca

Marcelo Bispo de Jesus; Nicolas Carlos Hoch; Alexandre Bruni Cardoso

• Orientador: Marcelo Bispo de Jesus

Resumo

O acúmulo incontrolável de plásticos no meio ambiente constitui um problema global crescente. Microplásticos (MPs) e nanoplásticos (NPs), originados da degradação de resíduos plásticos e produzidos intencionalmente, são amplamente encontrados no ar, na água e em diversos alimentos, sendo o poliestireno (PS) um dos tipos mais comuns. Estima-se que ingerimos até 5 g dessas partículas semanalmente, o que gera preocupações devido à capacidade dos MPs, especialmente aqueles menores que 150 µm, e dos NPs de atravessar a barreira intestinal humana e se acumular em órgãos como o fígado, dada sua função de desintoxicação xenobiótica. Apesar dessas preocupações, ainda há uma escassez de estudos que avaliem o potencial hepatotóxico de MPs e NPs em concentrações ambientais e relevantes à exposição humana. Diante desse cenário, este estudo teve como objetivo investigar a hepatotoxicidade de MPs de PS (PS-MPs) em concentrações variando de 1 ng/L a 1 g/L, englobando valores relatados no ambiente (1 ng/L e 1 µg/L), estimativas de exposição humana diária (1 mg/L, considerando a soma da concentração ambiental, ingestão de frutos do mar, alimentos de embalagens plásticas, entre outros) e condições extremas (acima de 1 mg/L). Em vez de utilizar modelos animais, que apresentam limitações em termos de tempo, predição, custo e questões éticas, optamos por avaliar os efeitos tóxicos dos PS-MPs em duas linhagens de hepatócitos humanos, HepG2 e Huh7, empregando ensaios baseados em análise de imagens celulares (High-Content Analysis). Essas abordagens permitiram avaliar alterações em perfis celulares, incluindo alterações morfológicas e mecanísticas, por meio do uso de diversos marcadores celulares, visando resultados preditivos. Os resultados demonstraram que, embora os PS-MPs não tenham desencadeado efeitos hepatotóxicos em concentrações ambientais e relevantes para a exposição humana (1 ng/L a 1 mg/L), essas partículas se associaram à ambas as linhagens de hepatócitos nestas condições. Em concentrações elevadas (0,5 g/L e 1 g/L), os PS-MPs induziram alterações celulares significativas, que variaram entre as linhagens. Por exemplo, observou-se um aumento significativo de vesículas ácidas em Huh7 e desagregação celular em HepG2, ambos indicadores de estresse celular, além de uma redução na contagem de células mortas em ambas as linhagens, que pode estar relacionada à ativação de vias de sobrevivência celular. Esses resultados sugerem que, embora as concentrações ambientais de PS-MPs não causem hepatotoxicidade imediata, exposições a concentrações mais altas podem impactar significativamente os modelos de hepatócitos, revelando um potencial hepatotóxico. Apesar de concentrações elevadas representarem cenários extremos, é importante considerar que a exposição humana aos MPs é cumulativa e diária. Ademais, projeta-se um aumento contínuo na presença desses resíduos no ambiente, o que pode levar as concentrações ambientais atuais a se aproximarem, ao longo do tempo, de níveis hoje considerados extremos. Nossos achados contribuem para uma compreensão mais aprofundada do potencial hepatotóxico dos PS-MPs em seres humanos e apontam elementos de vias de efeitos adversos (Adverse Outcome Pathways, AOPs) associados a diferentes concentrações de PS-MPs. Essas alterações celulares específicas poderão subsidiar a construção de AOPs de MPs em células hepáticas, oferecendo ferramentas úteis para a avaliação de riscos dessas partículas à saúde humana (AU)

• Processo FAPESP: 22/07854-4 - Determinação de alterações fenotípicas subletais desencadeadas por microplásticos em dois modelos de hepatócitos humanos através de triagem celular multiparamétrica de alto conteúdo
• Beneficiário: Mariana Rodrigues da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado