Nanoplasty - Remodelují střevní mikrobiom, oslabují obranyschopnost střev

Nanoplasty - Remodelují střevní mikrobiom, oslabují obranyschopnost střev

Výzkum ukazuje, jak neviditelné nanočástice manipulují s mobilními telefony a podkopávají jemný mikrobiom vašeho střeva, což vyvolává nové otázky o neviditelných zdravotních rizicích environmentálních nanoplastů.

Studie:Polystyrenové nanoplasty narušují střevní mikroprostředí tím, že mění interakce bakterie-hostitel prostřednictvím mikroRNA dodaných extracelulárním vezikulem. Fotografický kredit: Sivstockstudio/Shutterstock.com

Expozice polystyrenovým nanoplastům může narušit zdraví střev tím, že změní interakce mezi bakteriemi a naruší střevní mikroprostředí. Nedávno publikovaná studie vKomunikace přírodyZkoumalo, jak expozice polystyrenovým nanoplastům ovlivňuje lidské zdraví, se zaměřením na interakce bakterie-hostitel.

Vliv expozice nanoplastům na lidské zdraví

Lidé jsou často vystaveni plastovým úlomkům v celém potravinovém řetězci, což vyvolává otázky o jejich dopadu na střevní mikrobiom. Degradace různých typů plastů, jako je polystyren (PS), polyvinylchlorid (PVC) a polyethylen (PE), vede k vývoji mikroplastů (MP) a nanoplastů (NP).

Několik studií ukázalo, že expozice MP nebo NP může způsobit poškození krvetvorby, poškození jater a poruchy varlat u savců prostřednictvím střevní dysbiózy. Tyto studie také ukázaly, že expozice PS-MP a PE-MP vyvolává zánět, imunitní nerovnováhu a dysfunkci střevní bariéry. Konkrétně expozice PE-MP mění složení střevních mikrobů, což podporuje selektivní zvýšení patogenuStaphylococcus aureus. Tento NP také podporuje střevní záněty.

Navzdory pochopení toxických účinků MP a NP na člověka jen málo studií zkoumalo interakci mezi mikroskopickými plasty, střevní mikroflórou a hostitelem. Kromě toho zůstává základní mechanismus, kterým mikroskopický plast ovlivňuje lidské zdraví, poměrně málo prozkoumán.

Několik studií naznačuje, že NP jsou škodlivější než MPS kvůli jejich menší velikosti. To jim umožňuje pronikat do tkání a orgánů a snadno ovlivňovat jejich biologické funkce. Je nezbytné pochopit přesnou cestu, kterou NP způsobují střevní dysbiózu a ovlivňují zdraví střev.

Extracelulární vezikuly (EV) jsou drobné lipidové dvouvrstvé vaky vázané na membránu uvolňované živočišnými buňkami a bakteriemi. Tyto sférické struktury nesou různé obsahy včetně DNA, RNA, proteinů a lipidů. EV hrají klíčovou roli v mezibuněčné komunikaci. Předchozí studie ukázaly, že EV často zprostředkovávají interakci mezi mikrobiotou a střevním epitelem a ovlivňují zdraví a funkci střev.

O studiu

Současná studie předpokládala, že NP přímo nebo nepřímo ovlivňuje složení mikrobioty prostřednictvím EV. NěkolikIn vivoAin vitroPro ověření této hypotézy byly provedeny experimenty. Například velikost a počet NP použitých v této studii byly potvrzeny pomocí analýzy sledování nanočástic (NTA).

Šesttýdenní samci myší byli vystaveni fluorescenčně značeným NP, aby se prozkoumala jejich distribuce v orgánech. Byl proveden buněčný příjem NP, biochemická analýza séra, PCR v reálném čase a western blot.

Abychom pochopili, jak NP ovlivňuje střevní mikroflóru, byl myším orálně podáván mikroskopický polystyren (100 nm) čtyřikrát týdně po dobu 12 týdnů, konkrétně ve dnech 1, 3, 5 a 7 každého týdne. Série kontrolních myší neléčených NP byla udržována jako reference.

Výsledky studie

Akumulace NP (100 nm) byla pozorována v různých časových bodech mezi 3 minutami a 48 hodinami. V současné studii byly nalezeny významné hladiny NP v tenkém střevě, játrech, slepém střevě a tlustém střevě studovaných myší.

Orální expozice NP zvýšila tělesnou hmotnost ve srovnání s myší v kontrolní skupině. Nárůst byl však mírný a nebyl spojen s významnými změnami v bílé tukové tkáni nebo hmotnosti jater. Nebyly pozorovány žádné významné změny hmotnosti jater nebo bílé tukové tkáně. Střevní zkrácení nebylo pozorováno u myší vystavených NP, což naznačuje, že primárním cílem účinků vyvolaných NP byly střevní bakterie a nikoli zánět.

Biochemická analýza odhalila, že 12týdenní expozice NP významně nemodifikovala sérovou aspartátaminotransferázu (AST), alaninaminotransferázu (ALT), kreatinin (CRE) ani dusík močoviny v krvi (BUN). Toto zjištění naznačuje, že střevní mikrobiota a bariéra mohou být přímo ovlivněny NP.

V současné studii bylo zjištěno, že NP může proniknout do enterocytů podobných diferencovaných buněk Caco-2 a myšího střeva po 24 hodinách léčby. Po vstupu snižuje expresi proteinů těsného spojení, včetně zonula occludens-1 (ZO-1) a occludinů (OCC). Tato porucha způsobuje charakteristické střevní poškození, včetně zvýšené střevní propustnosti nebo netěsnosti střeva.

Analýza genové ontologie (GO) ukázala, že expozice NP významně změnila střevní genovou expresi a metabolické funkce myší. Analýza hlavních složek (PCA) diverzity mikroRNA (miRNA) v myších výkalech odhalila, že expozice NP významně modifikovala profily miRNA a snížila diverzitu specifických miRNA. Další hloubková analýza objevila roli miRNA jako regulátorů primárních fyziologických funkcí, zejména těch, které jsou spojeny se střevními buněčnými spoji.

Experimentální zjištění naznačují, že NP by mohl narušit expresi proteinů s těsným spojením regulací miRNA ve střevních buňkách, což nakonec naruší střevní prostředí. Prediktivní analýza ukázala, že expozice NP ovlivnila miRNA, jako jsou AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 a HAS-3P na expresi HRAS-MIR Exprese ZO-101-MIR-3P regulována.

Kromě toho studie zjistila, že expozice NP zvýšila expresi myších specifických miRNA, jako jsou MMU-MIR-501-3p a MMU-MIR-700-5p, které také narušují expresi ZO-1 a MUC-13.

Imunocytochemie (ICC), qPCR a analýza Western blot odhalily, že léčba NP snížila expresi MUC-13 u myší a diferencovaných buněk Caco-2 podobných enterocytům.

S prodlouženou expozicí NP se původně jedinečné bakteriální druhy zvýšily a snížily. Nejpozoruhodnějším účinkem byl spíše posun v relativním množství specifických bakteriálních taxonů než prostá ztráta celkové diverzity. Například Lactobacillaceae ubylo a Ruminococcaceae přibylo.

Studie také zjistila, že Akkermansia, probiotická bakterie nové generace, zvýšila početnost u myší vystavených NP, zejména v pozdějších dobách. Experimentální zjištění ukázala, že vliv NP na střevní mikrobiom nebyl přímo způsoben toxicitou NP, ale jinými mechanismy.

Konkrétně studie ukazuje, že změny byly zprostředkovány extracelulárními vezikuly (EV) pocházejícími ze střevních buněk a určitých bakterií namísto přímých toxických účinků NP na bakteriální růst.LachnospiraceaeZ těch ze SP. odvozené EV neovlivnily růst střevních bakterií.

Novinka této studie spočívá v objevu specifického mechanismu. NP mění střevní mikroprostředí modulací EV-zprostředkovaného dodávání miRNA, které pak narušují střevní bariéru a selektivně ovlivňují růst bakteriálních taxonů. To představuje nově popsanou dráhu v kontextu toxicity NP.

Závěry

Současná studie navrhla, že NP zahrnuje určité bakteriální taxony včetněLachnospiraceaeARuminococcaceae. Změna střevního mikrobiomu po expozici NP je zprostředkována interakcemi hostitel-mikrobiota prostřednictvím EV. NP byl vychytán Lachnospiraceae, což spustilo potlačenou expresi mucinu-13.

Kromě toho EV uvolněné z buněk podobných kaufletu po expozici NP podporovaly růstRuminococcaceaeSoučasnostZdůraznění složité souhry mezi odvozenými a bakteriálními vezikuly.

Je zapotřebí další výzkum účinků NP na lidské zdraví a zdraví životního prostředí. I když tyto výsledky poskytují nové poznatky o tom, jak může NP narušit zdraví střev, je důležité poznamenat, že experimenty byly prováděny na myších. Zbývá určit význam dávek a nálezů pro typické lidské expozice.

Stáhněte si svou kopii PDF nyní!

Zdroje: