Size-dependent plastic exposure disrupts macrophage function and tissue-specific metabolism

Makdissi N, Viola MF, Steinheuer LM, Blank-Stein N, Franco Taveras E, Sieckmann K, Deveuve Q, Mauel K, Thomas J, Bejarano DA, Schultze JL, Thiele C, Kenner L, Schlitzer A, Nimmerjahn F, Wachten D, Thurley K, Mass E

Publication Status: In review

Publication Type: Unpublished / Preprint

Future Publication Type: Journal article

Original Authors: Nikola Makdissi, Maria Francesca Viola, Lisa Steinheuer, Nelli Blank-Stein, Eliana Franco Taveras, Fabrizio Musacchio, Katharina Sieckmann, Ronja Kardinal, Quentin Deveuve, Frederike Graelmann, Katharina Mauel, Nele Kronau, Jake Thomas, David Bejarano, Sandra Hoegler, Mohammed Yaghmour, Joachim Schultze, Christoph Thiele, Lukas Kenner, Andreas Schlitzer, Falk Nimmerjahn, Dagmar Wachten, Martin Fuhrmann, Kevin Thurley, Elvira Mass

DOI: 10.21203/rs.3.rs-6204281/v1

Abstract

Plastikverschmutzung stellt ein neuartiges, aber noch wenig erforschtes Umweltrisiko für das Immunsystem dar. Nach der Aufnahme können Nano- und Mikroplastikpartikel (MNPs) vom Darm in innere Organe wandern, wobei Makrophagen als primäre Zielzellen dienen. Kupffer-Zellen (KCs), die in der Leber ansässigen Makrophagen, spielen eine zentrale Rolle in der Immunüberwachung und im Stoffwechsel, doch ihre Reaktion auf MNPs ist noch unklar. In dieser Studie identifizierten wir mithilfe eines Mausmodells mit chronischer Plastikbelastung KCs als primäres Leberreservoir für MNPs. Langfristige Exposition verändert ihr Transkriptionsprofil und beeinträchtigt ihre Phagozytosefunktion, was zu einer Stoffwechselstörung der Hepatozyten führt. Mikroplastik, nicht aber Nanoplastik, reduziert die KC-vermittelte Clearance zirkulierender Zellen und Bakterien. Bei ernährungsbedingter Adipositas verstärkt Mikroplastik die Lipidakkumulation in der Leber, während Nanoplastik den systemischen Glukosestoffwechsel beeinträchtigt. Obwohl die Blut-Hirn-Schranke das Eindringen von Mikroplastik begrenzt, gelangt ein kleiner Teil der aufgenommenen Nanoplastikpartikel ins Gehirn, wo sie von Mikroglia, den im Gehirn ansässigen Makrophagen, aufgenommen werden. Wir beobachten jedoch keine Anzeichen von Neuroinflammation oder Verhaltensstörungen. Diese Ergebnisse zeigen, dass chronische Exposition gegenüber Nanopartikeln die Makrophagenfunktion größenabhängig beeinträchtigt, mit spezifischen Folgen für den Leber- und systemischen Stoffwechsel, während das Gehirn weitgehend geschützt bleibt. Das Verständnis gewebespezifischer Anfälligkeiten gegenüber Nanopartikeln ist entscheidend für die Beurteilung ihrer langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen.

Authors with CRIS profile

Nikola Makdissi
Falk Nimmerjahn Lehrstuhl für Genetik

Involved external institutions

Deutsches Rheuma-Forschungszentrum (DRFZ) DE Germany (DE) Universitätsklinikum Bonn DE Germany (DE) Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn DE Germany (DE) Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) DE Germany (DE) Medizinische Universität Wien AT Austria (AT) Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna) / University of Veterinary Medicine, Vienna AT Austria (AT) University of Cambridge GB United Kingdom (GB)

How to cite

APA:

Makdissi, N., Viola, M.F., Steinheuer, L.M., Blank-Stein, N., Franco Taveras, E., Sieckmann, K.,... Mass, E. (2025). Size-dependent plastic exposure disrupts macrophage function and tissue-specific metabolism. (Unpublished, In review).

MLA:

Makdissi, Nikola, et al. Size-dependent plastic exposure disrupts macrophage function and tissue-specific metabolism. Unpublished, In review. 2025.

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