Mecanismos inmunotoxicológicos de los microplásticos: una visión molecular

La proliferación de residuos plásticos ha consolidado a los microplásticos (MPs) y nanoplásticos (NPs) como contaminantes ubicuos en la biósfera. La humanidad ha cruzado un umbral geológico y biológico sin precedentes: la transición hacia el "Antropoceno del Plástico". Lo que comenzó como una revolución de materiales en la década de 1950 se ha transformado en una infiltración sistémica de partículas sintéticas en cada rincón de la biósfera. Para el ser humano, esto no es sólo una preocupación ambiental, sino una realidad fisiológica cotidiana.

La exposición humana es una realidad documentada, siendo la ingestión la ruta predominante a través del agua potable, la sal de mesa, pescados y diversos alimentos. A diferencia de los patógenos biológicos, el organismo humano no posee rutas evolutivas para la degradación enzimática de polímeros sintéticos persistentes como el polietileno (PE) o el poliestireno (PS) (Tabla 1).

Tabla 1: Estimaciones de las concentraciones de fragmentos de microplásticos suspendidos en interiores, basadas en todas las observaciones bibliográficas disponibles en el rango de 1,0 a 300 µm. Tabla reproducida de: Yakovenko et al. (2025) PLOS One

Esta exposición crónica plantea una pregunta central para la inmunotoxicología moderna: ¿Qué sucede realmente dentro de nuestras células cuando este material no biodegradable intenta ser procesado por un sistema inmunitario que carece de una ruta de degradación evolutiva para polímeros sintéticos? El estudio de los mecanismos inmunotoxicológicos de microplásticos es fundamental para comprender cómo estas partículas de polímeros interactúan con nuestras células inmunitarias y provocan respuestas inflamatorias, ya que al no poder ser hidrolizados ni digeridos por las enzimas naturales, los micro y nanoplásticos (MNPs) fuerzan a nuestras defensas a un estado de alerta continua.

El tracto gastrointestinal constituye la interfaz primaria de exposición. Esta barrera defensiva incluye la fosfatasa alcalina intestinal (IAP) y el epitelio sellado por uniones estrechas (tight junctions). La evidencia científica demuestra que la translocación de partículas depende críticamente de su tamaño.

Los nanoplásticos (< 100 nm) poseen la capacidad de difundirse pasivamente por la vía paracelular, alterando la expresión de las proteínas de las uniones estrechas e induciendo permeabilidad intestinal. Por su parte, los microplásticos de mayor tamaño (<150 µm) pueden ser internalizados mediante mecanismos de transcitosis a través de las células M de las placas de Peyer, alcanzando la circulación linfática y sistémica.

Al ingresar en los fluidos biológicos (como el plasma), la superficie hidrofóbica original del polímero adsorbe espontáneamente proteínas y lípidos endógenos, formando una estructura dinámica conocida conocida como "corona proteica" o biocorona. Este proceso está gobernado por el Efecto Vroman, donde proteínas de bajo peso molecular son reemplazadas progresivamente por proteínas de alta afinidad.

Investigaciones proteómicas recientes en revistas como Analytical Chemistry indican que partículas de PVC y PE adquieren una biocorona enriquecida en apolipoproteína A1 (ApoA1). Este recubrimiento confiere a la partícula una identidad similar a las lipoproteínas de alta densidad (HDL), permitiendo su interacción con receptores celulares (como el SR-B1) y facilitando su endocitosis por parte de los macrófagos,, un mecanismo que la literatura a menudo describe como efecto de "Caballo de Troya".(Fig. 1).

Fig. 1: El marcaje por proximidad fotocatalítica permite la identificación de las proteínas que forman la corona proteica del nanoplástico. Figura reproducida de: Wang, J. Y., et al. (2024). Química Analítica. Publicaciones de la ACS.

Los macrófagos son notablemente efcientes en la internalización de partículas de poliestireno y otros polímeros de hasta 10 µm. Tras la fagocitosis, la partícula queda confinada en un fagosoma que posteriormente se fusiona con lisosomas cargados de enzimas hidrolíticas y un pH ácido. El problema fundamental radica en que los plásticos son resistentes a estas enzimas. Esta incapacidad de degradación lleva a una acumulación intracelular persistente que interrumpe la función lisosomal.

La presencia crónica de MNPs en los macrófagos induce una transición metabólica y funcional conocida como polarización. Los datos y estudios científicos al respecto sugieren que la exposición al plástico promueve predominantemente un fenotipo M1 (clásicamente activado), caracterizado por la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), óxido nítrico y citocinas pro-inflamatorias como IL-6, TNF-alfa e IL1-beta. No obstante, bajo ciertas condiciones de exposición crónica o con polímeros específicos como el poliuretano hidrofílico, se ha observado una polarización hacia M2 (alternativamente activado), vinculada a la reparación tisular y la fibrosis.

Por otro parte, cuando un macrófago o un neutrófilo intenta engullir una partícula que excede sus capacidades físicas (debido a su gran tamaño, como microplásticos > 20 µm) se desencadena un fenómeno conocido como fagocitosis frustrada.. La inestabilidad lisosomal provoca la liberación de enzimas y especies reactivas de oxígeno (ROS) al espacio extracelular, causando estrés oxidativo en el tejido circundante. A nivel intracelular, esta disrupción activa el inflamasoma NLRP3 cuya activación recluta a la caspasa-1, una enzima que procesa citocinas proinflamatorias (IL-1β e IL-6) y fragmenta la gasdermina D  para formar poros en la membrana celular. El resultado es la piroptosis,, una muerte celular programada violenta que libera especies reactivas de oxígeno (ROS) y enzimas lisosomales al espacio extracelular. (Fig. 2).

Fig. 2: Mecanismo de activación del inflamasoma por partículas. Figura reproducida de: Zhu, S., et al. (2024). Toxicología de partículas y fibras.

Este proceso no afecta al plástico, pero puede inducir daño masivo en el tejido sano circundante, perpetuando un estado de inflamación crónica y fibrosis. Simultáneamente, las superficies plásticas actúan como plataformas que activan la vía alternativa del sistema del complemento, liberando anafilatoxinas (C3a y C5a) en el plasma.

La interacción del plástico con las estructuras celulares puede forzar cambios en las proteínas del huésped, creando "neoantígenos" que el sistema inmunitario deja de reconocer como propios. Sin embargo, el mecanismo molecular más profundo es la activación del eje cGAS-STING. El daño mitocondrial inducido por el plástico provoca la fuga de ADN mitocondrial (mtDNA) al citosol, lo que el sistema inmunitario interpreta como una señal de invasión viral. Esta activación errónea induce una activación de vías tipo interferón observada en modelos experimentales y el aumento de anticuerpos antinucleares (ANA). Al perderse la autotolerancia, se eleva significativamente el riesgo de desarrollar mecanismos asociados a autoinmunidad, aunque la evidencia en humanos es actualmente limitada.

Además, la incapacidad de degradar, combatir o eliminar los MNPs por nuestro sistema inmunitario puede generar bioacumulación a largo plazo. La evidencia emergente sugiere que los micro y nanoplásticos pueden trasladarse a los tejidos humanos y persistir transitoriamente; sin embargo, aún no existen pruebas sólidas que demuestren su bioacumulación a largo plazo en los órganos humanos.

Estamos ante área emergente de preocupación científica que exige una nueva visión de la inmunología clínica, donde la vigilancia ambiental y el estudio de los xenobióticos persistentes sean pilares fundamentales del diagnóstico.

Si el sistema inmunitario refleja nuestra interacción con el entorno, ¿Qué nos está revelando la creciente exposición a microplásticos sobre sus efectos a largo plazo?

Emilio J. Orovengua

Bioquímico | Divulgador científico | Especialista en Microplásticos