Влияние микропластика на репродуктивное здоровье женщин: новые данные и перспективы изучения проблемы

Введение

Согласно данным, мировое производство пластмасс в 2024 г. достигло 431 млн тонн. По прогнозам, если не будут приняты надлежащие меры, к 2040 г. объем пластмасс, попадающих в окружающую среду, составит 1,3 млрд тонн [1]. Глобальная проблема загрязнения окружающей среды микропластиком (МП) и нанопластиком (НП) обусловлена крайне ограниченной переработкой отходов [1–3].

МП представляет собой разлагающиеся частицы пластика размером от 5 мм до 1 мкм, имеющие различную форму, химический состав и структуру [4].

Исследования последних лет подтвердили присутствие МП в воде, воздухе, пищевых продуктах и даже в питьевой воде [5]. Более того, МП обнаружен в тканях и биологических жидкостях человека – в плаценте, крови, грудном молоке и фолликулярной жидкости женщин, участвовавших в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) [4–8]. Эти находки свидетельствуют о системной биодоступности частиц МП и их потенциальной способности проникать через все биологические барьеры, включая кишечный, гематоовариальный, плацентарный.

Репродуктивная система – сложная сеть гормонально-опосредованных процессов, включающих в себя фолликулогенез, овуляцию, имплантацию оплодотворенной яйцеклетки, поддержание беременности, чувствительных к воздействию различных факторов среды, в том числе МП [9].

Эксперименты in vivo показали, что воздействие МП вызывает окислительный стресс (ОС), воспаление, апоптоз гранулезных клеток и нарушение функционирования гипоталамо-гипофизарно-яичниковой оси [10, 11]. В современных условиях возникает закономерный вопрос: можно ли накопление микропластика рассматривать как новую модифицируемую угрозу репродуктивному здоровью женщин?

Цель – систематизировать современные данные о влиянии МП на репродуктивную систему через молекулярно-клеточные механизмы с момента поступления и накопления частиц до клинических исходов.

Материал и методы

Проанализированы и обобщены данные о влиянии МП на репродуктивное здоровье женщин. Поиск необходимых работ осуществлялся в базах данных PubMed, UpToDate, Google Scholar и Cochrane Library по ключевым словам: microplastics (микропластик), nanoplastics (нанопластик), reproductive health (репродуктивное здоровье), female fertility (женская фертильность).

Источники микропластика и пути поступления в организм человека

МП представляет собой частицы синтетических полимеров диаметром от 5 мм до 0,001 мм (1 мкм). В свою очередь НП образуется при разложении МП и имеет размеры от 1 нм до 0,001 мм. МП и НП образуются в результате физического, химического или биологического распада пластиковых изделий (первичные МП), а также производятся целенаправленно для промышленного и косметического применения (вторичные МП), например в составе средств личной гигиены [12, 13]. Наиболее распространенными полимерами, обнаруживаемыми в окружающей среде и тканях человека, являются полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), полиэтилентерефталат (PET), полиуретан (PU) и полиамид (PA) [2]. Источники их поступления в организм человека разнообразны: пластиковая упаковка продуктов питания, одноразовая посуда, текстильные волокна, автомобильные шины и строительные материалы [2]. Согласно данным K.D. Cox и соавт., в среднем взрослый человек ежегодно потребляет с пищей и водой около 50–70 тыс. микропластических частиц [5].

Выделяют три основных пути поступления МП в организм человека: пероральный, ингаляционный и трансдермальный.

Основной путь экспозиции МП – пероральный. МП обнаруживается в питьевой воде и во многих продуктах питания, например морепродуктах, соли, меде и даже свежих овощах и фруктах [14]. Фактором, усиливающим контаминацию, является термическая обработка продуктов в полимерной упаковке, в частности с использованием СВЧ-излучения. Этот процесс индуцирует высвобождение микрочастиц, а также миграцию в пищу химических веществ, таких как фталаты и бисфенол А [15]. Вторым по значимости считается ингаляционный путь – вдыхание частиц МП. Как следствие – накопление этих частиц в дыхательных путях и последующее попадание в системный кровоток [16, 17]. Трансдермальный путь маловероятен, но эксперименты показывают, что частицы НП способны проходить через поврежденный роговой слой эпидермиса, особенно при использовании косметических средств с МП [18].

Механизмы токсического воздействия микропластика

Воздействие МП и НП на клетки и ткани реализуется посредством комплекса взаимосвязанных механизмов – ОС, воспаления, митохондриальной дисфункции, апоптоза и эпигенетических изменений. Эти процессы формируют патогенетическую основу репродуктивных нарушений [10, 19, 20]. С учетом того что функционирование тканей репродуктивной системы во многом определяется сложными механизмами генетической и эпигенетической регуляции, нарушение клеточной регуляции под воздействием МП приобретает особую патогенетическую значимость [21].

Окислительный стресс

Основной токсический эффект, вызванный воздействием МП и НП, заключается в накоплении активных форм кислорода (АФК) и индукции ОС [22, 23]. ОС можно описать как дисбаланс между продукцией реактивных форм кислорода и способностью организма к его нейтрализации, причем ОС, вызванный контактом с МП, проявляется дозозависимым образом [11]. Исследования показали, что при воздействии частиц МП на ткани желудочно-кишечного тракта повышаются уровни АФК в ткани яичников крыс [24]. Одновременно снижается уровень антиоксидантных ферментов, таких как каталаза, глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза. Уровни же маркеров окислительного повреждения, липопероксидов и малонового диальдегида повышаются [24]. Ответ антиоксидантной системы носит дозозависимый характер: при низком уровне воздействия МП активируется защитный сигнальный путь Nrf2/ARE (nuclear factor E2-related factor 2), временно повышающий продукцию защитных ферментов. Однако хроническое или высокодозное воздействие частиц МП подавляет этот компенсаторный механизм, усугубляя клеточное повреждение. Немаловажны активация toll-подобного рецептора 4 и последующее усиление активности фермента NADPH-оксидазы 2, что способствует избыточному накоплению АФК и активации провоспалительных и профибротических сигнальных путей. Так, активация пути Wnt/бета-катенин приводит к повышенной экспрессии трансформирующего фактора роста бета-, альфа-гладкомышечного актина и фибронектина. В результате развивается фиброз яичников [24].

ОС несомненно влияет на качество ооцитов, приводит к хромосомным нарушениям внутри клетки, митохондриальным нарушениям, что впоследствии может стать причиной анеуплоидий и пороков развития [25]. Кроме того, ОС, вызванный МП, способен ускорять атрезию фолликулов, потенциально снижая овариальный резерв.

Воспаление

Согласно данным исследований на животных моделях, длительное или высокодозное воздействие МП и НП способствует воспалительному ответу в тканях, в частности, репродуктивных органов. ОС приводит к высвобождению интерлейкина (ИЛ) 18, ИЛ-1-бета, ИЛ-8 и других воспалительных цитокинов, что играет важную роль в патогенезе хронического воспаления. Частицы МП при взаимодействии с клетками потенцируют провоспалительный каскад. В результате активируется внутриклеточный сигнальный путь NF-kB (nuclear factor kB), стимулирующий экспрессию генов, кодирующих провоспалительные цитокины, факторы роста, а также ферменты синтазу оксида азота и циклооксигеназу [26]. Одновременно частицы МП могут воздействовать на инфламмасому NLRP3 (криопирин), что влечет за собой активацию каспазы 1 и преобразование неактивных форм провоспалительных интерлейкинов (про-ИЛ-1-бета и про-ИЛ-18) в их зрелые и биологически активные формы, ИЛ-1-бета и ИЛ-18 [27, 28]. Повышение уровней воспалительных цитокинов, таких как ИЛ-1-бета, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-18, фактор некроза опухоли альфа и интерферон гамма, в сыворотке, тканях яичников и матки, а также снижение уровней противовоспалительных цитокинов, в частности ИЛ-4, ИЛ-10 и ИЛ-13, являются основными признаками воспаления, обусловленного воздействием МП [24]. Цитокиновый шторм создает в репродуктивных тканях состояние хронического воспаления, которое нарушает нормальные физиологические процессы, включая овуляцию и стероидогенез. Кроме того, доказано, что хроническое воспаление – первая причина образования спаек на органах малого таза, что может приводить к бесплодию и хронической тазовой боли [29, 30]. Длительное персистирующее воспаление рассматривается как один из факторов, способствующих ускоренному репродуктивному старению, характеризующемуся истощением фолликулярного резерва и снижением качества ооцитов [31, 32].

Митохондриальная дисфункция

Митохондрии также подвергаются токсическому воздействию частиц МП. Показано, что частицы МП нарушают целостность ультраструктуры митохондрий, влияя на несколько критических процессов. В частности, они дестабилизируют трансмембранный потенциал, нарушают функционирование дыхательной цепи и вызывают нарушения окислительного фосфорилирования, что в совокупности приводит к избыточной продукции АФК и потенцирует развитие патологического каскада по механизму ОС [25].

Экспериментальные данные подтверждают способность микрочастиц полистирола и полиэтилена накапливаться в митохондриях гранулезных клеток фолликулов яичников, а также в сперматозоидах, что приводит к прямому повреждению их энергетического метаболизма [33]. Ооциты характеризуются значительным количеством митохондрий, необходимых для обеспечения энергетических потребностей оплодотворения и последующих этапов эмбриогенеза. В свою очередь подвижность сперматозоидов напрямую зависит от функциональной активности митохондрий, концентрирующихся в их средней части.

Таким образом, индуцированная МП митохондриальная дисфункция нарушает энергетический гомеостаз клеток, что ставит под угрозу ключевые аспекты репродуктивной функции.

Клеточные повреждения и апоптоз

Длительное воздействие МП может вызывать апоптоз, повреждение ДНК и аутофагию, индуцируя ОС и ингибируя различные сигнальные пути [34]. Как известно, частицы МП могут вызывать апоптоз и пироптоз в клетках гранулезного слоя фолликулов яичников посредством активации сигнального пути NLRP3/каспазы 1 [25, 27]. Так, в исследовании у мышей, получавших до 1,5 мг/кг частиц МП в сутки, отмечались апоптоз и гибель овариальных клеток, а также гиперпролиферация овариальных фибробластов [25]. Усиленный апоптоз клеток является причиной накопления АФК, которые в свою очередь нарушают созревание ооцитов [35].

Эпигенетические изменения

Согласно современным данным, накопление МП может быть причиной эпигенетических перестроек, которые вызывают нарушения овогенеза и фолликулогенеза. Например, в исследовании A.A. Farag и соавт. пероральное введение полиэтиленовых частиц МП крысам вызывало повышение уровня метилирования ДНК в клетках печени и яичек, что сопровождалось усилением ОС и повреждением ДНК [36].

Несмотря на то что данные об эпигенетической токсичности МП у человека на сегодняшний день отсутствуют, результаты, полученные на животных моделях, указывают на возможность потенциального влияния на людей. Экспериментальные исследования на млекопитающих, рыбах и беспозвоночных показывают, что воздействие МП сопровождается изменениями метилирования ДНК, модификациями гистонов и дизрегуляцией микроРНК. В результате нарушается экспрессия генов, ответственных за фолликулогенез, стероидогенез и апоптоз клеток репродуктивных тканей [36–39]. Эти эпигенетические метки сохраняются даже у потомков, не подвергавшихся прямой экспозиции МП, что свидетельствует о возможных трансгенерационных эффектах [37].

Непосредственное влияние микропластика на женскую репродуктивную систему

Воздействие на ооциты и яичники

Согласно результатам исследования L. Montano и соавт. (2025), МП может накапливаться в ткани яичников и нарушать развитие фолликулов [8]. МП выявлен в фолликулярной жидкости у 14 из 18 женщин, участвовавших в программах ВРТ. При этом средняя концентрация частиц в образцах составила 2191 на миллилитр, средний диаметр частицы – 4,48 мкм. Авторы исключили контаминацию используемого оборудования пластиком, что подтверждает биологическое происхождение найденных частиц. Ключевым результатом данной работы стала также выявленная положительная корреляция между концентрацией МП и уровнем фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) в сыворотке крови (p < 0,05). Это позволяет предположить, что большее накопление МП приводит к нарушениям функции яичников. При этом прямой корреляции между концентрацией МП и непосредственными репродуктивными исходами (частота оплодотворения, выкидыши или живорождения) не обнаружено, что может быть связано с небольшим размером выборки [8].

Эти клинические наблюдения находят объяснение в данных экспериментальных исследований, которые раскрывают потенциальные механизмы выявленного нарушения функции яичников. В частности, экспериментальное исследование на грызунах показало, что воздействие полистирольного МП уменьшает количество фолликулов и массу яичников, а также ухудшает секрецию половых гормонов, что в совокупности способствует снижению овариального резерва и фертильного потенциала.

Таким образом, результаты исследования, а именно повышение ФСГ как маркера овариальной дисфункции, согласуются с лабораторными данными, демонстрирующими токсическое воздействие микропластика на яичники [35].

L. Montano и соавт. впервые представили прямое доказательство того, что МП способен проникать в важную биологическую среду – фолликулярную жидкость, которая играет важную роль в созревании ооцита. Учитывая, что эксперименты на животных демонстрируют способность МП вызывать ОС, воспаление и апоптоз клеток яичников, можно предположить, что выявленное у женщин накопление МП играет потенциальную роль в нарушении овариальной функции через аналогичные патогенетические механизмы.

Воздействие на плаценту, фетоплацентарный барьер и плод

Современные публикации демонстрируют, что МП и НП способны проникать через плацентарный барьер, накапливаться в тканях плаценты, плодных оболочках и оказывать токсическое влияние на развивающийся плод [4, 40]. На животных моделях показано, что частицы МП размером менее 10 мкм проходят через плацентарный барьер и накапливаются в клетках плаценты, что впоследствии может привести к ОС в клетках плаценты и нарушить передачу питательных веществ и кислорода плоду [41, 42]. Исследования плаценты человека в том числе подтверждают биологическую проницаемость фетоплацентарного барьера для МП. В клиническом исследовании Plasticenta впервые было обнаружено наличие частиц МП в биоптатах человеческой плаценты [4].

В исследовании F. Amereh и соавт. в плацентарных тканях 43 обследованных женщин выявили фрагменты PE и PS, преимущественно размером менее 10 мкм [43]. Некоторые данные связывают наличие МП в плаценте с повышенным риском преэклампсии, преждевременных родов и самопроизвольных абортов [44, 45].

Частицы МП, преодолевающие плацентарный барьер, взаимодействуют с эмбриональными клетками, которые особенно чувствительны к их воздействию в силу высокой интенсивности процессов пролиферации, дифференцировки и апоптоза во время органогенеза. Экспериментальные и клинические данные указывают, что МП способен вызывать нейровоспаление, ОС и дизрегуляцию сигнальных путей нейронов, что впоследствии может привести к порокам развития головного мозга, когнитивным и двигательным нарушениям [46–50].

Сердечно-сосудистая система плода также подвергается воздействию частиц МП и НП, что в конечном итоге приводит к нарушению сократительной способности сердца и кровообращения плода [49].

Таким образом, накопленные данные свидетельствуют о том, что МП, проникая в плаценту, нарушает ее структурную целостность, обмен питательных веществ и газов между матерью и плодом, вызывает воспалительные и окислительные процессы, а в отдельных случаях проникает и накапливается в фетальных тканях, формируя долгосрочные последствия для здоровья потомства [7, 40]. Эти результаты подчеркивают необходимость дальнейших исследований для установления дозозависимости и клинической значимости выявленных эффектов.

Воздействие на эндометрий

В 2024 г. было опубликовано исследование, впервые продемонстрировавшее, что МП накапливается в эндометрии женщин [50]. В работе проанализирован эндометрий 22 пациенток. Во всех случаях обнаружены фрагменты МП – PA, PU, PET, PP, PS, PE размером от 2 до 200 мкм, что подтверждает биодоступность этих частиц для матки человека [50].

В экспериментальной части исследования на животных моделях продемонстрировано, что проникновение МП в ткани матки может происходить двумя основными путями: посредством системного кровотока, обеспечивающего транспорт мелких частиц, и через влагалище, по которому в матку проникают более крупные фрагменты [48]. Внутривенное введение МП самкам мышей сопровождалось достоверным снижением показателей фертильности. В эксперименте с переносом эмбрионов зафиксировано снижение частоты имплантации, что скорее всего связано с нарушением рецептивности эндометрия (p < 0,05) [50]. Кроме того, в экспериментах на культуре эндометриальных клеток отмечались выраженное усиление апоптоза и подавление клеточной пролиферации под воздействием МП (p < 0,01) [50].

Y. Shim и соавт. представили первые данные о содержании МП в цервиковагинальной жидкости женщин, что открывает новую перспективу изучения воздействия полимерных частиц на нижние отделы репродуктивного тракта [51]. С применением микроскопии и Рамановской спектроскопии в образцах цервиковагинальной жидкости была определена средняя концентрация микропластика, составляющая 9,10 ± 14,96 частицы на 10 г образца [51]. При этом наиболее часто встречающимися полимерами оказались PP (около 80%) и PS (около 11%), что свидетельствует об их широком использовании в составе гигиенических изделий и упаковочных материалов. У одной пациентки, регулярно использовавшей менструальную чашу, концентрация МП оказалась значительно выше, чем у остальных, – 51 частица на 10 г жидкости [51]. На основании этого можно предположить, что тип используемых гигиенических средств существенно влияет на локальную экспозицию МП во влагалищной среде. Авторы отмечают, что при механическом трении, высокой температуре и повторном использовании силиконовых или термопластичных чаш возможно выделение микрочастиц, способных проникать в слизистую оболочку и вызывать локальный воспалительный ответ.

Клиническая значимость и направления дальнейших исследований

Накопленные экспериментальные и клинические данные указывают, что МП обладает выраженным потенциалом репродуктивной токсичности, которая проявляется на всех уровнях, от повреждения ооцитов до нарушений фетоплацентарного обмена, и впоследствии негативно влияет на плод [4, 8, 40]. Обнаружение частиц МП в различных биологических средах человека – крови, плаценте, фолликулярной жидкости, эндометрии и цервиковагинальной жидкости – свидетельствует о системном характере воздействия и потенциальной способности к накоплению в органах-мишенях [10, 25]. Эти наблюдения имеют важное клиническое значение, поскольку показывают, что чрезмерное производство изделий из пластмасс, а также их использование человеком может стать причиной репродуктивных нарушений и неблагоприятных исходов беременности. Наличие МП в репродуктивных тканях говорит о том, что его воздействие может быть как системным, так и локальным и способствовать развитию воспалительных, эндокринных и структурных изменений, напрямую влияющих на фертильность и исходы гестации.

Тем не менее клинических данных в настоящее время недостаточно. Большинство результатов получено на экспериментальных моделях или в исследованиях с малыми выборками. При этом методы детекции МП в биологических образцах остаются нестандартизированными. Более того, в значительной части работ не учитывался риск вторичной контаминации исследуемых образцов частицами МП, происходящей из лабораторного оборудования, воздуха или материалов для хранения и подготовки проб, что не исключает снижения достоверности полученных результатов. В связи с этим дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку стандартизированных методов биомониторинга МП. Необходимы крупные когортные наблюдения, которые позволят оценить дозозависимость и клиническую значимость выявленных эффектов.

Заключение

Микропластик, способный вызывать патологические изменения в тканях репродуктивной системы, представляет собой новый потенциальный фактор риска для женского репродуктивного здоровья. С учетом активного использования МП важными направлениями становятся разработка и внедрение профилактических мер, направленных на снижение контакта людей с МП. Несмотря на необходимость дальнейшего изучения конкретных механизмов и клинических корреляций, проблема воздействия МП на репродуктивное здоровье требует междисциплинарного внимания и разработки стратегий для защиты настоящего и будущих поколений.