Nanoplastika - Prepravlja crijevni mikrobiom, slabi crijevnu obranu

Nanoplastika - Prepravlja crijevni mikrobiom, slabi crijevnu obranu

Istraživanje pokazuje kako nevidljive nanočestice manipuliraju mobilnim telefonima i potkopavaju delikatni mikrobiom vaših crijeva, postavljajući nova pitanja o nevidljivim zdravstvenim rizicima ekološke nanoplastike.

Studija:Polistirenska nanoplastika remeti crijevno mikrookruženje mijenjanjem interakcija bakterija-domaćin kroz mikroRNA koje isporučuju izvanstanične vezikule. Autor fotografije: Sivstockstudio/Shutterstock.com

Izloženost polistirenskoj nanoplastici može poremetiti zdravlje crijeva mijenjanjem interakcija između bakterija i narušavanjem mikrookruženja crijeva. Nedavno objavljena studija uKomunikacija s prirodomIstraživao je kako izloženost polistirenskoj nanoplastici utječe na ljudsko zdravlje, usredotočujući se na interakcije između bakterija i domaćina.

Učinak izloženosti nanoplastici na ljudsko zdravlje

Ljudi su često izloženi komadićima plastike u cijelom prehrambenom lancu, postavljajući pitanja o njihovom utjecaju na crijevni mikrobiom. Razgradnja raznih vrsta plastike kao što su polistiren (PS), polivinil klorid (PVC) i polietilen (PE) dovodi do razvoja mikroplastike (MP) i nanoplastike (NP).

Nekoliko je studija pokazalo da izloženost MP ili NP može uzrokovati oštećenje hematopoeze, ozljedu jetre i poremećaje testisa u sisavaca kroz crijevnu disbiozu. Ove studije su također pokazale da izloženost PS-MP i PE-MP izaziva upalu, imunološku neravnotežu i disfunkciju crijevne barijere. Konkretno, izloženost PE-MP-u mijenja mikrobni sastav crijeva, pogodujući selektivnom porastu patogenaStaphylococcus aureus. Ovaj NP također potiče upalu crijeva.

Unatoč razumijevanju toksičnih učinaka MP-a i NP-a kod ljudi, malo je studija ispitivalo interakciju između mikroskopske plastike, crijevne mikrobiote i domaćina. Nadalje, temeljni mehanizam kojim mikroskopska plastika utječe na ljudsko zdravlje ostaje relativno nedovoljno istražen.

Nekoliko je studija pokazalo da su NP štetniji od MPS zbog svoje manje veličine. To im omogućuje da prodru u tkiva i organe i lako utječu na njihove biološke funkcije. Bitno je razumjeti točan put kojim NP uzrokuju crijevnu disbiozu i utječu na zdravlje crijeva.

Izvanstanične vezikule (EV) su sićušne, membranom vezane lipidne dvoslojne vrećice koje oslobađaju životinjske stanice i bakterije. Ove sferne strukture nose različite sadržaje uključujući DNA, RNA, proteine ​​i lipide. EV igraju ključnu ulogu u međustaničnoj komunikaciji. Prethodne studije su pokazale da EV često posreduju u interakciji između mikrobiote i crijevnog epitela i utječu na zdravlje i funkciju crijeva.

O studiju

Trenutna studija pretpostavlja da NP izravno ili neizravno utječe na sastav mikrobiote putem EV-a. NekolikoIn vivoIin vitroProvedeni su pokusi kako bi se provjerila ova hipoteza. Na primjer, veličina i broj NP-ova korištenih u ovoj studiji potvrđeni su analizom praćenja nanočestica (NTA).

Muški miševi stari šest tjedana bili su izloženi fluorescentno obilježenim NP-ima kako bi se ispitala njihova distribucija u organima. Provedeni su stanični unos NP, biokemijska analiza seruma, PCR u stvarnom vremenu i western blot.

Da bismo razumjeli kako NP utječe na crijevnu mikrobiotu, mikroskopski polistiren (100 nm) oralno je davan miševima četiri puta tjedno tijekom 12 tjedana, posebno 1., 3., 5. i 7. dana svakog tjedna. Niz kontrolnih miševa koji nisu tretirani NP-om zadržan je kao referenca.

Rezultati studije

Akumulacija NP (100 nm) opažena je u različitim vremenskim točkama između 3 minute i 48 sati. U trenutnoj studiji, značajne razine NP pronađene su u tankom crijevu, jetri, cekumu i debelom crijevu ispitivanih miševa.

Oralna izloženost NP povećala je tjelesnu težinu u usporedbi s miševima u kontrolnoj skupini. Međutim, povećanje je bilo umjereno i nije bilo povezano sa značajnim promjenama u bijelom masnom tkivu ili težini jetre. Nisu primijećene značajne promjene u težini jetre ili bijelog masnog tkiva. Skraćivanje crijeva nije primijećeno u miševa izloženih NP-u, što implicira da su crijevne bakterije, a ne upala, bile primarni cilj učinaka izazvanih NP-om.

Biokemijska analiza otkrila je da 12 tjedana izloženosti NP nije značajno promijenilo serumsku aspartat aminotransferazu (AST), alanin aminotransferazu (ALT), kreatinin (CRE) ili dušik ureje u krvi (BUN). Ovo otkriće sugerira da NP može izravno utjecati na crijevnu mikrobiotu i barijeru.

U aktualnoj studiji je otkriveno da NP može prodrijeti u diferencirane Caco-2 stanice slične enterocitima i mišje crijevo nakon 24 sata tretmana. Nakon ulaska, smanjuje ekspresiju proteina uskog spoja, uključujući zonula occludens-1 (ZO-1) i okludine (OCC). Ovaj poremećaj uzrokuje karakteristično oštećenje crijeva, uključujući povećanu crijevnu propusnost ili propusnost crijeva.

Analiza genske ontologije (GO) pokazala je da je izloženost NP značajno promijenila ekspresiju intestinalnih gena miševa i metaboličke funkcije. Analiza glavnih komponenti (PCA) raznolikosti mikroRNA (miRNA) u izmetu miša otkrila je da je izloženost NP značajno modificirala profile miRNA i smanjila raznolikost specifičnih miRNA. Daljnja dubinska analiza otkrila je ulogu miRNA kao regulatora primarnih fizioloških funkcija, osobito onih povezanih sa spojevima crijevnih stanica.

Eksperimentalni nalazi sugeriraju da bi NP mogao poremetiti ekspresiju proteina uskog spoja reguliranjem miRNA u crijevnim stanicama, što u konačnici remeti crijevnu okolinu. Prediktivna analiza pokazala je da je izloženost NP utjecala na ekspresiju miRNA kao što su AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 i HAS-MIR-MIR-3P. ZO-101-MIR-3P ekspresija regulirana.

Nadalje, studija je otkrila da je izloženost NP povećala ekspresiju miRNA specifičnih za miševe kao što su MMU-MIR-501-3p i MMU-MIR-700-5p, koje također ometaju ekspresiju ZO-1 i MUC-13.

Imunocitokemija (ICC), qPCR i Western blot analiza otkrile su da je liječenje NP-om smanjilo ekspresiju MUC-13 u miševa i diferenciranih Caco-2 stanica sličnih enterocitima.

S produljenom izloženošću NP-u, jedinstvene bakterijske vrste u početku su se povećavale i smanjivale. Najznačajniji učinak bio je pomak u relativnoj brojnosti specifičnih bakterijskih svojti, a ne jednostavan gubitak ukupne raznolikosti. Na primjer, Lactobacillaceae se smanjio, a Ruminococcaceae povećao.

Studija je također otkrila da je Akkermansia, probiotička bakterija sljedeće generacije, povećala brojnost kod miševa izloženih NP-u, osobito u kasnijim vremenima. Eksperimentalni nalazi pokazali su da utjecaj NP-a na crijevni mikrobiom nije izravno uzrokovan toksičnošću NP-a, već drugim mehanizmima.

Konkretno, studija pokazuje da su promjene posredovane izvanstaničnim vezikulama (EV) izvedenim iz crijevnih stanica i određenih bakterija umjesto izravnih toksičnih učinaka NP na rast bakterija.LachnospiraceaeOd onih iz SP. izvedeni EV nisu utjecali na rast crijevnih bakterija.

Novost ove studije leži u otkriću specifičnog mehanizma. NP mijenja intestinalno mikrookruženje modulacijom EV-posredovane isporuke miRNA, koje zatim ometaju crijevnu barijeru i selektivno utječu na rast bakterijskih svojti. Ovo predstavlja novoopisani put u kontekstu NP toksičnosti.

Zaključci

Trenutna studija je predložila da NP uključuje određene svojte bakterija uključujućiLachnospiraceaeIRuminococcaceae. Promjena mikrobioma crijeva nakon izlaganja NP-u posredovana je interakcijama domaćina i mikrobiote putem EV. NP su preuzele Lachnospiraceae, što je izazvalo potisnutu ekspresiju mucina-13.

Osim toga, EVs oslobođeni iz stanica sličnih kaufletu nakon izlaganja NP pospješuju rastRuminococcaceaePredstavitiIsticanje složenog međudjelovanja između izvedenih i bakterijskih vezikula.

Potrebna su daljnja istraživanja učinaka NP-a na zdravlje ljudi i okoliša. Iako ovi rezultati pružaju nove uvide u to kako NP može poremetiti zdravlje crijeva, važno je napomenuti da su eksperimenti provedeni na miševima. Tek treba utvrditi relevantnost doza i nalaza za tipičnu izloženost ljudi.

Preuzmite svoju PDF kopiju sada!

Izvori: