Microplastics in human lung tissue from autopsy samples collected in 1991 and 2024: a comparative post-mortem study
Abstract
Background: Environmental accumulation and human exposure to microplastics MPs are increasing. It is not known whether there is a higher bioaccumulation of microplastics (MPs) in human lungs collected recently and compared with those collected decades ago. We aimed to assess changes in the presence, abundance, size, and types of MPs in human lung tissue collected 33 years apart, and to characterize histological patterns in these samples.
Methods: We performed a comparative study of paraffin-embedded lung tissues collected post-mortem from two series of autopsy cases deceased either in 1991 (n = 42) or in 2024 (n = 57), both from the same tertiary care medical center. We assessed MPs prevalence, abundance, size, and polymer type using laser-direct infrared (LDIR) imaging. Particle count per gram of tissue was the primary endpoint. As supporting analysis, we evaluated MPs type and concentrations through pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) in a representative subset of samples. We also assessed collagen I staining to evaluate fibrosis and CD68 infiltration as an index of lung inflammation.
Findings: MPs were identified by LDIR in lung samples from 8/42 individuals (19%) deceased in 1991 and 44/57 (77%) deceased in 2024. MP burden per gram of tissue (median; Q1-Q3) increased from 12.9 particles (11.3-13.7) to 19.9 (15.5-28.2), with results corroborated by a two-part hurdle model analysis. Particle diameter decreased from 56.2 μm (44.9-73.4) to 22.4 μm (15.4-37.9). When considering the mean ± SD of the relative abundance (%) of each plastic type/total MPs for each individual positive to MPs in the two groups, polymer composition shifted from polyethylene predominance (51.7 ± 2%) in 1991 to a more heterogeneous mix including polyethylene terephthalate (28.4 ± 3.1%), polyvinyl chloride (14.3 ± 2.4%), and polystyrene (14.2 ± 2.6%) in 2024. Py-GC/MS provided similar results in terms of MPs prevalence and relative abundance, while SEM suggested a pervasive presence of particles enriched in Sulphur in the 2024 group. Lung samples with evidence of MPs showed higher CD68 and collagen I abundance compared with those without evidence of MPs, independently of the case series.
Interpretation: MPs contamination of human lung tissue was more frequently detected, showed greater polymer diversity, and was composed of smaller particles in post-mortem samples collected in 2024 compared with those collected in 1991. These observations are hypothesis-generating and should be interpreted in the context of the observational, cross-sectional, and retrospective nature of the study design.
Funding: This work has been supported by Italian Ministry of Health through Ricerca Corrente to IRCCS MultiMedica, and by Ricerca Ateneofund for Outcomes Research in Cardiovascular Diseases.
Microplastiche nel tessuto polmonare umano: confronto tra campioni del 1991 e del 2024
Obiettivo dello studio
I ricercatori hanno confrontato campioni di tessuto polmonare raccolti a 33 anni di distanza per valutare eventuali differenze nella presenza, nella quantità, nelle dimensioni e nella composizione delle microplastiche. Sono stati inoltre esaminati alcuni indicatori istologici di infiammazione e fibrosi.
Come è stato condotto
Lo studio ha analizzato 99 campioni polmonari post-mortem provenienti da autopsie eseguite nello stesso centro medico e con procedure descritte dagli autori come identiche:
È stata studiata la stessa zona anatomica del polmone, cioè il segmento postero-basale dei lobi inferiori. Sono stati esclusi i soggetti deceduti per cause polmonari.
La tecnica principale utilizzata è stata l’imaging LDIR, con un intervallo di rilevazione validato dagli autori compreso tra 10 e 500 micrometri. Un sottogruppo casuale di 20 campioni è stato analizzato anche mediante Py-GC/MS e microscopia elettronica.
Risultati principali
| Dato osservato | Campioni del 1991 | Campioni del 2024 |
|---|---|---|
| Campioni con microplastiche rilevate | 8 su 42, pari al 19% | 44 su 57, pari al 77% |
| Numero mediano di particelle nei campioni positivi | 12,9 per grammo di tessuto | 19,9 per grammo di tessuto |
| Diametro mediano delle particelle | 56,2 μm | 22,4 μm |
| Composizione prevalente | Soprattutto polietilene e polipropilene | Composizione più eterogenea, comprendente PET, polietilene, PVC, polistirene e polipropilene |
Un modello statistico che considerava sia la probabilità di rilevare microplastiche sia la loro quantità ha stimato un carico medio complessivo più elevato nei campioni del 2024. La differenza era influenzata in misura importante dalla maggiore percentuale di campioni risultati positivi.
Nei campioni con microplastiche è stata osservata anche una maggiore presenza di CD68, utilizzato come indicatore dell’infiltrazione di cellule infiammatorie, e di collagene di tipo I, associato alla fibrosi.
Principali limiti
- È uno studio osservazionale, retrospettivo e basato su campioni post-mortem.
- Sono stati confrontati solamente due periodi temporali.
- Tutti i campioni provenivano da un unico centro e i risultati potrebbero non essere generalizzabili ad altre aree geografiche.
- Non erano disponibili informazioni cliniche, ambientali, alimentari e professionali complete per tutti i soggetti.
- La lunga conservazione dei campioni del 1991 potrebbe avere influenzato il recupero, la frammentazione o la degradazione delle particelle.
- La tecnica LDIR non ha fornito dati specifici sulle particelle inferiori a 10 μm.
- Le analisi Py-GC/MS e la microscopia elettronica sono state effettuate soltanto su un sottogruppo di 20 campioni.
- La maggiore presenza di zolfo osservata mediante microscopia elettronica non costituisce una prova specifica della presenza di microplastiche.
Conclusione
Nei campioni analizzati, le microplastiche sono state rilevate più frequentemente nei tessuti polmonari del 2024 rispetto a quelli del 1991. Le particelle più recenti risultavano inoltre mediamente più piccole e caratterizzate da una maggiore varietà di polimeri.
Gli autori definiscono questi risultati generatori di ipotesi: suggeriscono un possibile aumento dell’accumulo rilevabile nel tempo, ma non permettono di dimostrare un andamento generale nella popolazione né conseguenze dirette sulla salute. Sono quindi necessari studi più ampi, multicentrici e condotti in più periodi temporali.
Autori
Articolo Completo
Cardiologo
Il Prof. Dottor Celestino Sardu Cardiologo, dal momento della sua presa in servizio, ha svolto attività di ricerca presso cattedra di Medicina Interna dell’Università della Campania “Luigi Vanvitelli” e in collaborazione con Centri esteri degli Stati Uniti d’ America (Tample University, Philadelphia; A. Einstein College of Medicine, NYC; Stanford University, Paolo Alto; USA)
