マイクロプラスチックは、ヒトの体外消化器モデルにおけるCrの潜在的なベクターとしての役割を果たします

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Sci. Total Environ..2020 Feb;703:134805. S0048-9697(19)34796-5. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134805.Epub 2019-10-31.

マイクロプラスチックは、ヒトの体外消化器モデルにおけるCrの潜在的なベクターとしての役割を果たします

Microplastic serves as a potential vector for Cr in an in-vitro human digestive model.

Yu-Liang Liao
Jin-Yan Yang

PMID: 31733499 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134805.

抄録

マイクロプラスチック(MP)は、環境中の重金属を吸着することができる高分子粒子であり、様々な食品資源に含まれています。マイクロプラスチックを摂取することで、マイクロプラスチックに吸着した重金属が体内に移行する可能性がある。本研究では、これまで研究されていなかった重金属汚染MPの消化器系での挙動を明らかにすることを目的としています。まず、一般的に使用されている4種類の非分解性MP(ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP),ポリ塩化ビニル(PVC),ポリスチレン(PS)と1種類の分解性MP(ポリ乳酸(PLA))を用いて、クロム(Cr)の脱着試験を行いました。次に、Crを添加したMPを用いて、口、胃、小腸、大腸の消化段階を含む系統的モデルである全消化系インビトロ法(WDSM)を実施した。さらに、Cr(VI)とCr(III)のバイオアクセシビリティとハザードコティ(HQ)を評価した。5種類のMPの中で、PLAは最も弱い吸着能を示したが、胃相では19.9%, 小腸相では15.6%, 大腸相では3.9%と最も高い値を示した。また、胃相では他の相に比べて有意に高い値を示したが、口内相ではMPからのCr放出は検出されなかった。胃相では、胃相のCr(III)に比べてVIのバイオアクセシビリティが有意に高く、腸相では両者とも同程度のレベルに近づいていた。また、WDSMでは、成人及び小児ともにMP上の六価クロム及び三価クロムのHQは臨界レベルを下回っていた。測定されたバイオアクセシビリティに基づいて、MP摂取による異なるヒトグループ（女性の子供、男性の子供、女性の成人および男性の成人）の1日の最大総Cr摂取量は、0.50から1.18μg/日と推定された。一般的に、試験した5種のMPは、WDSMにおいてCrベクターとして機能する可能性があると考えられた。

Microplastics (MPs), polymer particles capable of adsorbing heavy metals from ambient environment, have been found in diverse human food resources. Through the consumption of MPs, heavy metals adsorbed on MPs might be transported into human body. This study aims to explore the behavior of heavy metal-contaminated MPs in human digestive system which is not previously researched. Firstly, a chromium (Cr) adsorption/desorption study was conducted with four commonly used nondegradable MPs [polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) and polystyrene (PS)] as well as one degradable MP (polylactic, PLA). Then, the whole digestive system in-vitro method (WDSM), a systematic model including mouth, gastric, small intestine, and large intestine digestive phases, was conducted on the Cr-loaded MPs. Additionally, the bioaccessibilities and hazard quotients (HQs) of Cr(VI) and Cr(III) were evaluated. Among five MPs, although PLA showed the weakest adsorption capacity for Cr, the Cr(VI) bioaccessibilities for PLA reached the highest values of 19.9%, 15.6% and 3.9% in gastric, small intestinal and large intestinal phases, respectively. The bioaccessibilities of Cr(VI) in gastric phase were significantly higher than those in other phases, while no Cr release from MPs was detected in the mouth phase. In gastric phase, the bioaccessibilities of Cr(VI) were significantly higher than those of Cr(III) in the gastric phase, and both of them approached to a similar level in intestinal phases. In the WDSM, the HQs of Cr(VI) and Cr(III) on MPs were lower than the critical level for both adults and children. Based on the measured bioaccessibilities, the maximum daily total Cr intake for different human groups (female children, male children, female adults and male adults) through MP consumption was estimated from 0.50 to 1.18 μg/day. In general, the five tested MPs were potential to serve as Cr vectors in the WDSM.