Blootstelling van vaders aan microplastics verandert de metabolische gezondheid van nakomelingen

Blootstelling van vaders aan microplastics verandert de metabolische gezondheid van nakomelingen

Een onderzoek uitgevoerd door biomedische wetenschappers aan de Universiteit van Californië, Riverside, heeft voor het eerst aangetoond dat de blootstelling van een vader aan microplastics (MP's) stofwisselingsstoornissen bij zijn nakomelingen kan veroorzaken. Onderzoek met muismodellen onthult een voorheen onbekende route waarlangs milieuverontreinigende stoffen de gezondheid van toekomstige generaties beïnvloeden.

Hoewel parlementsleden al zijn gedetecteerd in menselijke voortplantingssystemen, zegt de studie gepubliceerd in dePublicatieblad van de Endocriene Verenigingis de eerste die de kloof dicht tussen vaderlijke blootstelling aan parlementsleden en de gezondheid op lange termijn van de volgende generatie (de “F1-nakomelingen”).

MP's zijn kleine plastic deeltjes (minder dan 5 millimeter) die worden gevormd wanneer consumptiegoederen en industrieel afval uiteenvallen. Metabolische stoornissen verwijzen naar een reeks aandoeningen – waaronder verhoogde bloeddruk, hoge bloedsuikerspiegel en overtollig lichaamsvet – die het risico op hartaandoeningen en diabetes verhogen.

Om stofwisselingsstoornissen bij F1-nakomelingen te veroorzaken, gaven de onderzoekers hen een vetrijk dieet. Deze aanpak helpt de effecten van vaderlijke blootstelling bloot te leggen die onder normale voedingsomstandigheden mild of verborgen kunnen blijven. Het vetrijke dieet bootst veelvoorkomende ongezonde eetgewoonten na, zoals het westerse dieet, en verhoogt de metabolische risico’s. Omdat de vaders zelf regelmatig werden gevoerd, is de zwaarlijvigheid die werd waargenomen bij F1-nakomelingen voedingsgerelateerd.

Het onderzoeksteam ontdekte dat vrouwelijke nakomelingen van mannelijke muizen die werden blootgesteld aan MPs significant gevoeliger waren voor stofwisselingsstoornissen dan nakomelingen van niet-blootgestelde vaders, ook al kregen alle nakomelingen hetzelfde vetrijke dieet.

De exacte redenen voor dit genderspecifieke effect zijn nog steeds onduidelijk. In onze studie ontwikkelden vrouwelijke nakomelingen diabetische fenotypes. We hebben een toename van pro-inflammatoire en pro-diabetische genen in hun lever waargenomen – genen die eerder in verband zijn gebracht met diabetes. Deze veranderingen werden niet waargenomen bij mannelijke nakomelingen.”

Changcheng Zhou, hoogleraar biomedische wetenschappen aan de UCR School of Medicine en hoofdauteur van het onderzoek

Het onderzoeksteam ontdekte dat hoewel mannelijke nakomelingen geen diabetes ontwikkelden, ze wel een lichte maar significante afname van de vetmassa vertoonden. Vrouwelijke nakomelingen vertoonden verminderde spiermassa en verhoogde diabetes.

Om te begrijpen hoe de eigenschap werd doorgegeven, gebruikten onderzoekers een speciale sequencing-technologie genaamd PANDORA-seq, ontwikkeld bij UCR. Ze ontdekten dat blootstelling aan MP de ‘lading’ van het sperma verandert, waardoor kleine moleculen worden aangetast die regelen hoe genen worden in- en uitgeschakeld.

In het bijzonder veranderde MP-blootstelling het kleine RNA-profiel van sperma aanzienlijk, inclusief van tRNA afgeleide kleine RNA's (tsRNA's) en van rRNA afkomstige kleine RNA's (rsRNA's) - soorten kleine niet-coderende RNA's. In tegenstelling tot DNA, dat de ‘blauwdruk’ voor het leven levert, kunnen deze RNA-moleculen fungeren als ‘dimmerschakelaars’ voor genen, waarbij ze bepalen hoeveel of hoe weinig een gen tijdens de ontwikkeling tot expressie komt.

"Voor zover wij weten, is onze studie de eerste die aantoont dat blootstelling van vaders aan microplastics de kleine niet-coderende RNA-profielen van sperma kan beïnvloeden en metabolische stoornissen bij nakomelingen kan veroorzaken," zei Zhou.

Zhou benadrukte dat het onderzoek suggereert dat de effecten van plasticvervuiling niet beperkt blijven tot degenen die eraan worden blootgesteld; Het kan een biologische indruk achterlaten die kinderen vatbaar maakt voor chronische ziekten.

"Onze ontdekking opent nieuwe grenzen op het gebied van de gezondheid van het milieu en verschuift de focus naar hoe de omgeving van beide ouders bijdraagt ​​aan de gezondheid van hun kinderen", zei hij. "Deze bevindingen uit een muizenonderzoek hebben waarschijnlijk implicaties voor mensen. Mannen die van plan zijn kinderen te krijgen, moeten overwegen hun blootstelling aan verontreinigende stoffen zoals microplastics te verminderen om zowel hun gezondheid als die van hun toekomstige kinderen te beschermen."

Het onderzoeksteam hoopt dat de bevindingen richting zullen geven aan toekomstig onderzoek naar de manier waarop parlementsleden en zelfs kleinere nanoplastics de menselijke ontwikkeling beïnvloeden.

"Onze toekomstige studies zullen waarschijnlijk onderzoeken of blootstelling van moeders vergelijkbare risico's met zich meebrengt en hoe deze metabolische veranderingen kunnen worden verzacht," zei Zhou.

Zhou werd bij het onderzoek vergezeld door Seung Hyun Park, Jianfei Pan, Ting-An Lin, Sijie Tang en Sihem Cheloufi van UCR; Xudong Zhang en Qi Chen aan de University of Utah School of Medicine; en Tong Zhou aan de Universiteit van Nevada, Reno School of Medicine.

De studie werd gedeeltelijk ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health.

Bronnen: