Microplastics verstoren darmmicrobioom en fermentatie bij landbouwhuisdieren

Microplastics, uiterst kleine kunststofdeeltjes die in agrarische omgevingen voorkomen, gaan interageren met het microbiële ecosysteem van de pens en veranderen dit, zo blijkt uit een studie.

De resultaten van een gezamenlijk onderzoek door de Universiteit van Helsinki, de Universiteit van Zürich, de Universiteit van Hohenheim en de Technische Universiteit München werpen niet alleen nieuw licht op de manier waarop microplastics zich gedragen in het spijsverteringsstelsel van landbouwhuisdieren, maar benadrukken ook mogelijke risico’s voor diergezondheid, productiviteit en voedselveiligheid.

“Ons werk vormt een eerste stap in het begrijpen van de biologische gevolgen van blootstelling aan microplastics bij landbouwhuisdieren”, zegt hoofdonderzoeker Daniel Brugger, Associate Professor voeding van monogastrische en gezelschapsdieren aan de Universiteit van Helsinki. “Er is dringend behoefte aan in-vivo-onderzoek om de effecten op diergezondheid en voedselveiligheid beter te begrijpen, temeer daar de wereldwijde plasticproductie blijft toenemen.”

Met behulp van een gecontroleerd laboratoriumfermentatiesysteem incubeerden de onderzoekers pensvloeistof van runderen met hooi of gerst, samen met vijf veelvoorkomende typen microplastics uit agrarische omgevingen: polymelkzuur (PLA), polyhydroxybutyraat (PHB), hogedichtheidpolyethyleen (HDPE), polyvinylchloride (PVC) en polypropyleen (PP).

De microplastics werden getest in verschillende deeltjesgroottes en doseringen om hun effect op de pensfermentatie, de microbiële activiteit en hun eigen transformatie te beoordelen.

Effecten van microplastics op het microbioom van landbouwhuisdieren

De belangrijkste bevindingen over de invloed van microplastics op het intestinale microbioom van landbouwhuisdieren zijn:

  • Geen van de onderzochte microplastics bleef inert in de pens; alle interageerden met het microbiële ecosysteem en verstoorden zowel de fermentatie als microbiële functies.
  • Hun aanwezigheid leidde consequent tot een lagere totale gasproductie, een belangrijke indicator voor fermentatieactiviteit, ongeacht het type plastic, de deeltjesgrootte of de dosis.
  • De totale afbraak van droge stof nam toe na toevoeging van microplastics, wat suggereert dat niet alleen het voer, maar ook een deel van de kunststofmassa tijdens de fermentatie werd afgebroken. Dit wijst mogelijk op verkleining van microplastics en een verhoogd risico op weefselpenetratie.
  • In incubaties met gerst werden veranderingen in microbiële activiteit waargenomen: eiwitten die betrokken zijn bij stressresponsen namen toe, terwijl eiwitten gerelateerd aan koolhydraat- en aminozuurmetabolisme afnamen, een patroon dat kenmerkend is voor een microbiële reactie op ongunstige omstandigheden.

Deze resultaten tonen aan dat microplastics het normale microbiële metabolisme verstoren en waarschijnlijk ten minste gedeeltelijk door pensmicroben worden afgebroken tot kleinere fragmenten.

Implicaties voor landbouw en voedselveiligheid

Het onderzoek vult een belangrijke kennislacune over het gedrag van microplastics in het spijsverteringsstelsel van landbouwhuisdieren. Hoewel eerder al was aangetoond dat vee via verontreinigde bodems en voeders aan microplastics wordt blootgesteld, was onduidelijk of deze deeltjes intact bleven of met het microbioom interageerden.

“Onze studie laat voor het eerst zien dat microplastics niet simpelweg het spijsverteringskanaal van landbouwhuisdieren passeren”, aldus Jana Seifert, hoogleraar functionele microbiologie van landbouwhuisdieren aan de Universiteit van Hohenheim (Duitsland). “Ze interageren daarentegen met het darmmicrobioom, veranderen fermentatieprocessen en worden gedeeltelijk afgebroken. Dat betekent dat landbouwhuisdieren geen passieve ontvangers van plasticvervuiling zijn; hun spijsverteringsstelsel kan functioneren als een bioreactor die microplastics omzet en herverdeelt binnen agrarische systemen.”

Tegelijkertijd roepen de bevindingen serieuze zorgen op. Een gestrest en minder efficiënt microbiome kan de gezondheid en productiviteit van dieren negatief beïnvloeden. Daarnaast kunnen kleinere kunststofdeeltjes die tijdens de spijsvertering ontstaan gemakkelijker door weefsels worden opgenomen en mogelijk in de menselijke voedselketen terechtkomen. Dit risico kan vooral groot zijn bij jonge of gestreste dieren, bij wie de darmbarrière doorlaatbaarder is.

Hoe voorkomen we dat plastics in de voedselketen terechtkomen?

De onderzoekers benadrukken het belang van beter beheer van plasticgebruik in de landbouw, met name van kuilfolie, verpakkingsmaterialen en zuiveringsslib dat op akkers wordt uitgereden, om besmetting van diervoeders te verminderen. “Plasticvervuiling is niet alleen een extern milieuprobleem. Ze heeft directe biologische gevolgen voor landbouwhuisdieren en mogelijk ook voor mensen via de voedselketen”, stelt Cordt Zollfrank, hoogleraar biogene polymeren aan de Technische Universiteit München (Duitsland).

De studie biedt tevens een wetenschappelijke basis voor toekomstige risicobeoordelingen en monitoring. Regelgevende instanties, dierenartsen en de diervoederindustrie beschikken voortaan over experimenteel bewijs dat microplastics interageren met het pensmicrobioom en gedeeltelijk worden getransformeerd. Dit moet worden meegenomen bij het vaststellen van aanvaardbare contaminatieniveaus en bij de ontwikkeling van detectiemethoden voor plastics in voeders, mest en dierlijke producten.

“Onze resultaten kunnen ook richting geven aan toekomstig onderzoek naar interacties tussen microplastics en microbiomen bij niet-herkauwende diersoorten, zoals varkens, al moet dit bij deze dieren nog worden aangetoond”, besluit Brugger.

Deel via

Terug naar overzicht