Effects of microplastic ingestion in Dicentrarchus labrax (Linnaeus, 1758) intestine health

Abstract

The increasing amount of plastic waste in the oceans has carried out an emergent global environmental trouble. The impact of continued intake of this waste on aquatic organisms combined with the toxicity of associated chemical pollutants could be irreversibly disrupting in marine food webs. Nevertheless, the extent to which these contaminants affect marine ecosystems is still unknown. Therefore, the present work aims to study the toxicological effects produced in the gut of European sea bass (Dicentrarchus labrax) by the chronic ingestion of low-density-polypropylene microplastics (0.7 - 1.0 mm). In turn, the plastics were artificially associated, in known and actual concentrations, with 3 chemical compounds: DDE, Chlorpyrifos and Benzophenone-3. After two months of culture, histological evaluations were performed on the livers, spleens and anterior kidneys of the animals, as well as the proximal and distal parts of the intestines. In addition, gene expression of interleukins IL-1β, IL-6, IL-10 and TNFα from both parts of the gut and the intestinal microbiome of individuals were also analysed. No significant differences were found growth of the fish fed with the different treatments. However, histological study results supported by cytokines gene expression suggested that virgin plastics are not affecting the different parameters except the gut-associated microbiome profile, but when were combined with chemical pollutants generated alterations in gut barriers, immune system and intestinal microbiome populations.

La alarmante cantidad de residuos plásticos en el medio marino ha acarreado una importante problemática medioambiental a nivel global. Las repercusiones de la ingesta continuada de estos residuos en los organismos acuáticos sumada a la toxicidad de los contaminantes químicos asociados podrían estar desequilibrando irreversiblemente las redes tróficas marinas. No obstante, el grado de afección de dichos contaminantes en los ecosistemas marinos aun es desconocido. Ante ello, el presente trabajo se centra en el estudio de los efectos toxicológicos producidos en el intestino de la lubina europea (Dicentrarchus labrax) por la ingestión crónica de microplásticos de polipropileno de baja densidad (0.7 – 1.0 mm). A su vez, los plásticos fueron contaminados artificialmente, en concentraciones conocidas y reales, con 3 contaminantes químicos: DDE, Clorpirifós y Benzofenona-3. Tras los dos meses de cultivo, se realizaron evaluaciones histológicas e histopatológicas de los hígados, bazos y riñones anteriores de los animales, así como de la parte proximal y distal de los intestinos. Además, se analizó la expresión genética de las interleucinas IL-1β, IL-6, IL-10 y TNFα de ambas partes del intestino y el microbioma intestinal de los individuos. No se encontraron diferencias significativas en los pesos y tallas finales de los peces alimentados con los diferentes tratamientos. Sin embargo, los resultados del estudio histológicos apoyados por la expresión génica de las citoquinas sugirieron que los plásticos vírgenes no afectaron los diferentes parámetros exceptuando el perfil del microbioma intestinal, pero cuando fueron combinados con contaminantes químicos generaron alteraciones en la barrera intestinal, sistema inmune y en las poblaciones del microbioma intestinal.