Nanoplastid – kujundavad ümber soolestiku mikrobioomi, nõrgendavad soolestiku kaitset

Nanoplastid – kujundavad ümber soolestiku mikrobioomi, nõrgendavad soolestiku kaitset

Uuringud näitavad, kuidas nähtamatud nanoosakesed manipuleerivad mobiiltelefone ja õõnestavad teie soolestiku õrna mikrobioomi, tekitades uusi küsimusi keskkonnast tulenevate nanoplastide nähtamatute terviseriskide kohta.

Uuring:Polüstüreeni nanoplastid häirivad soolestiku mikrokeskkonda, muutes bakterite ja peremeesorganismi interaktsioone rakuväliste vesiikulite kaudu manustatud mikroRNA-de kaudu. Foto krediit: Sivstockstudio/Shutterstock.com

Kokkupuude polüstüreeni nanoplastidega võib häirida soolestiku tervist, muutes bakterite vahelisi koostoimeid ja häirides soolestiku mikrokeskkonda. Hiljuti avaldatud uuring aastalLoodussuhtlusUuriti, kuidas polüstüreeni nanoplasti kokkupuude mõjutab inimeste tervist, keskendudes bakterite ja peremeesorganismide vastasmõjudele.

Nanoplasti kokkupuute mõju inimeste tervisele

Inimesed puutuvad kogu toiduahelas sageli kokku plastkildudega, tekitades küsimusi nende mõju kohta soolestiku mikrobioomile. Erinevat tüüpi plastide, nagu polüstüreen (PS), polüvinüülkloriid (PVC) ja polüetüleen (PE) lagunemine viib mikroplasti (MP) ja nanoplasti (NP) väljatöötamiseni.

Mitmed uuringud on näidanud, et MP või NP kokkupuude võib soole düsbioosi kaudu põhjustada imetajatel vereloomekahjustusi, maksakahjustusi ja munandite häireid. Need uuringud on samuti näidanud, et PS-MP ja PE-MP kokkupuude kutsub esile põletikku, immuunsüsteemi tasakaalustamatust ja soolebarjääri düsfunktsiooni. Täpsemalt, PE-MP kokkupuude muudab soolestiku mikroobide koostist, soodustades patogeeni selektiivset suurenemistStaphylococcus aureus. See NP soodustab ka soolepõletikku.

Vaatamata MP ja NP toksiliste mõjude mõistmisele inimestele, on vähesed uuringud uurinud mikroskoopiliste plastide, soolestiku mikrobiota ja peremeesorganismi vahelist koostoimet. Veelgi enam, mikroskoopilise plasti mõju inimeste tervisele on suhteliselt vähe uuritud.

Mitmed uuringud on näidanud, et NP-d on oma väiksema suuruse tõttu kahjulikumad kui MPS. See võimaldab neil tungida kudedesse ja elunditesse ning kergesti mõjutada nende bioloogilisi funktsioone. Oluline on mõista, kuidas NP-d põhjustavad soole düsbioosi ja mõjutavad soolestiku tervist.

Ekstratsellulaarsed vesiikulid (EV) on väikesed membraaniga seotud lipiidide kahekihilised kotid, mille vabastavad loomarakud ja bakterid. Need sfäärilised struktuurid sisaldavad erinevat sisu, sealhulgas DNA-d, RNA-sid, valke ja lipiide. EV-d mängivad rakkudevahelises suhtluses otsustavat rolli. Varasemad uuringud on näidanud, et EV-d vahendavad sageli mikrobiota ja sooleepiteeli vahelist koostoimet ning mõjutavad soolestiku tervist ja funktsiooni.

Uuringu kohta

Praeguses uuringus püstitati hüpotees, et NP mõjutab EV-de kaudu otseselt või kaudselt mikrobiota koostist. MituIn vivoJain vitroSelle hüpoteesi kontrollimiseks viidi läbi katsed. Näiteks kinnitati selles uuringus kasutatud NP-de suurus ja arv nanoosakeste jälgimise analüüsi (NTA) abil.

Kuue nädala vanused isased hiired puutusid kokku fluorestsentsmärgistatud NP-dega, et uurida nende jaotumist elundites. Viidi läbi NP-de rakkude omastamine, seerumi biokeemiline analüüs, reaalajas PCR ja Western blot.

Et mõista, kuidas NP mõjutab soolestiku mikrobiotat, manustati hiirtele suukaudselt mikroskoopilist polüstüreeni (100 nm) neli korda nädalas 12 nädala jooksul, täpsemalt iga nädala 1., 3., 5. ja 7. päeval. Kontrollhiirte seeriat, mida NP-ga ei ravitud, säilitati võrdlusena.

Uuringu tulemused

NP (100 nm) akumuleerumist täheldati erinevatel ajahetkedel 3 minuti ja 48 tunni vahel. Käesolevas uuringus leiti uuritavate hiirte peensooles, maksas, pimesooles ja käärsooles olulisi NP tasemeid.

Suukaudne NP ekspositsioon suurendas kehakaalu võrreldes kontrollrühma hiirtega. Tõus oli siiski mõõdukas ega olnud seotud oluliste muutustega valge rasvkoes ega maksa kaalus. Olulisi muutusi maksa kaalus ega valge rasvkoes ei täheldatud. NP-ga eksponeeritud hiirtel soolestiku lühenemist ei täheldatud, mis viitab sellele, et NP-indutseeritud mõjude peamine sihtmärk oli soolebakterid, mitte põletik.

Biokeemiline analüüs näitas, et 12-nädalane NP-ga kokkupuude ei muutnud oluliselt seerumi aspartaataminotransferaasi (AST), alaniinaminotransferaasi (ALT), kreatiniini (CRE) ega vere uurea lämmastiku (BUN) taset. See leid viitab sellele, et NP võib otseselt mõjutada soolestiku mikrobiotat ja barjääri.

Käesolevas uuringus leiti, et NP võib pärast 24-tunnist ravi tungida enterotsüütide-sarnastesse diferentseerunud Caco-2 rakkudesse ja hiire soolde. Pärast sisenemist vähendab see tihedate ühendusvalkude, sealhulgas zonula occludens-1 (ZO-1) ja occludins (OCC) ekspressiooni. See häire põhjustab iseloomulikke soolekahjustusi, sealhulgas soolestiku suurenenud läbilaskvust või lekkivat soolestikku.

Geeniontoloogia (GO) analüüs näitas, et NP kokkupuude muutis oluliselt hiirte soolestiku geeniekspressiooni ja metaboolseid funktsioone. MikroRNA (miRNA) mitmekesisuse põhikomponentide analüüs (PCA) hiire väljaheites näitas, et NP kokkupuude muutis oluliselt miRNA profiile ja vähendas spetsiifiliste miRNA-de mitmekesisust. Täiendav põhjalik analüüs avastas miRNA-de rolli primaarsete füsioloogiliste funktsioonide regulaatoritena, eriti nende puhul, mis on seotud soolestiku rakuühendustega.

Eksperimentaalsed leiud viitavad sellele, et NP võib häirida tihedate ühendusvalkude ekspressiooni, reguleerides soolerakkudes miRNA-sid, mis lõpuks häirib soolekeskkonda. Ennustav analüüs näitas, et NP kokkupuude mõjutas selliseid miRNA-sid nagu AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 ja HAS-3PIR- ekspressioonil. ZO-101-MIR-3P ekspressioon on reguleeritud.

Lisaks leiti uuringus, et NP-ga kokkupuude suurendas hiirespetsiifiliste miRNA-de, nagu MMU-MIR-501-3p ja MMU-MIR-700-5p, ekspressiooni, mis samuti häirivad ZO-1 ja MUC-13 ekspressiooni.

Immunotsütokeemia (ICC), qPCR ja Western blot analüüs näitas, et NP-ravi vähendas MUC-13 ekspressiooni hiirtel ja enterotsüütide sarnaselt diferentseerunud Caco-2 rakkudel.

Pikaajalise NP-ga kokkupuute korral suurenesid ja vähenesid ainulaadsed bakteriliigid. Kõige tähelepanuväärsem mõju oli pigem nihe konkreetsete bakteritaksonite suhtelises arvukuses, mitte lihtsalt üldise mitmekesisuse kadu. Näiteks vähenes Lactobacillaceae ja suurenes Ruminococcaceae.

Uuring näitas ka, et Akkermansia, järgmise põlvkonna probiootiline bakter, suurendas NP-ga kokkupuutunud hiirte arvukust, eriti hilisematel aegadel. Eksperimentaalsed leiud näitasid, et NP mõju soolestiku mikrobioomile ei olnud otseselt põhjustatud NP toksilisusest, vaid muudest mehhanismidest.

Täpsemalt näitab uuring, et muutusi vahendasid soolerakkudest ja teatud bakteritest pärinevad ekstratsellulaarsed vesiikulid (EV-d), mitte NP otsesed toksilised mõjud bakterite kasvule.LachnospiraceaeSP omadest. tuletatud EV-d ei mõjutanud soolebakterite kasvu.

Selle uuringu uudsus seisneb konkreetse mehhanismi avastamises. NP muudab soolestiku mikrokeskkonda, moduleerides EV-vahendatud miRNA-de kohaletoimetamist, mis seejärel häirib soolebarjääri ja mõjutab selektiivselt bakteritaksonite kasvu. See kujutab endast äsja kirjeldatud rada NP toksilisuse kontekstis.

Järeldused

Praeguses uuringus tehti ettepanek, et NP sisaldab teatud bakteritaksoneid, sealhulgasLachnospiraceaeJaRuminococcaceae. Soolestiku mikrobioomi muutumist NP-ga kokkupuutel vahendavad peremees-mikrobiota interaktsioonid EV kaudu. NP-d võtsid Lachnospiraceae, mis vallandas mutsiin-13 ekspressiooni.

Lisaks soodustasid pärast NP-ga kokkupuudet kaufleti-sarnastest rakkudest vabanenud EV-d nende kasvuRuminococcaceaekohalTuletatud ja bakteriaalsete vesiikulite keerulise koosmõju esiletõstmine.

Vaja on täiendavaid uuringuid NP-de mõju kohta inimeste ja keskkonna tervisele. Kuigi need tulemused annavad uusi teadmisi selle kohta, kuidas NP võib soolestiku tervist häirida, on oluline märkida, et katsed viidi läbi hiirtel. Dooside ja leidude olulisus inimese tüüpilise kokkupuute puhul tuleb veel kindlaks teha.

Laadige kohe alla oma PDF-koopia!

Allikad: