Nanoplasztika - Átalakítja a bél mikrobiomát, gyengíti a bélrendszer védekezőképességét

Nanoplasztika - Átalakítja a bél mikrobiomát, gyengíti a bélrendszer védekezőképességét

A kutatások azt mutatják, hogy a láthatatlan nanorészecskék hogyan manipulálják a mobiltelefonokat és aláássák a bél érzékeny mikrobiómát, új kérdéseket vetve fel a környezeti nanoműanyagok láthatatlan egészségügyi kockázataival kapcsolatban.

Tanulmány:A polisztirol nanoműanyagok megzavarják a bél mikrokörnyezetét azáltal, hogy megváltoztatják a baktérium-gazdaszervezet kölcsönhatásokat az extracelluláris vezikulum által szállított mikroRNS-eken keresztül. Fotó: Sivstockstudio/Shutterstock.com

A polisztirol nanoműanyagoknak való kitettség megzavarhatja a bél egészségét azáltal, hogy megváltoztatja a baktériumok közötti kölcsönhatásokat és megzavarja a bél mikrokörnyezetét. Egy nemrégiben publikált tanulmányA természet kommunikációjaAzt vizsgálták, hogy a polisztirol nanoműanyag expozíció hogyan hat az emberi egészségre, a baktériumok és a gazdaszervezet kölcsönhatásaira összpontosítva.

A nanoműanyag expozíció hatása az emberi egészségre

Az emberek gyakran vannak kitéve műanyag töredékeknek a tápláléklánc egészében, ami kérdéseket vet fel a bél mikrobiomára gyakorolt ​​hatásával kapcsolatban. A különböző típusú műanyagok, mint például a polisztirol (PS), a polivinil-klorid (PVC) és a polietilén (PE) lebomlása mikroműanyagok (MP) és nanoműanyagok (NP) kialakulásához vezet.

Számos tanulmány kimutatta, hogy az MP vagy NP expozíció hematopoietikus károsodást, májkárosodást és herezavarokat okozhat emlősökben a bél dysbiosis révén. Ezek a vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a PS-MP és a PE-MP expozíció gyulladást, immunrendszeri egyensúlyhiányt és bélgát diszfunkciót vált ki. Pontosabban, a PE-MP expozíció megváltoztatja a bél mikrobás összetételét, kedvezve a kórokozó szelektív növekedésénekStaphylococcus aureus. Ez az NP elősegíti a bélgyulladást is.

Annak ellenére, hogy megértették az MP és NP toxikus hatásait az emberekre, kevés tanulmány vizsgálta a mikroszkopikus műanyagok, a bélmikrobióta és a gazdaszervezet közötti kölcsönhatást. Ezenkívül a mikroszkopikus műanyag emberi egészségre gyakorolt ​​​​hatásának hátterében álló mechanizmus továbbra is viszonylag kevéssé tanulmányozott.

Számos tanulmány utal arra, hogy az NP-k kisebb méretük miatt károsabbak, mint az MPS. Ez lehetővé teszi számukra, hogy behatoljanak a szövetekbe és szervekbe, és könnyen befolyásolják biológiai funkcióikat. Alapvető fontosságú annak a pontos útnak a megértése, amelyen keresztül az NP-k bélrendszeri diszbiózist okoznak, és befolyásolják a bél egészségét.

Az extracelluláris vezikulák (EV-k) apró, membránhoz kötött lipid kettősrétegű tasakok, amelyeket állati sejtek és baktériumok bocsátanak ki. Ezek a gömb alakú szerkezetek változatos tartalmat hordoznak, beleértve a DNS-t, RNS-eket, fehérjéket és lipideket. Az elektromos járművek döntő szerepet játszanak a sejtek közötti kommunikációban. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az EV-k gyakran közvetítik a mikrobiota és a bélhám közötti kölcsönhatást, és befolyásolják a bél egészségét és működését.

A tanulmányról

A jelenlegi tanulmány azt feltételezte, hogy az NP közvetlenül vagy közvetve befolyásolja a mikrobiota összetételét az elektromos járműveken keresztül. SzámosIn vivoÉsin vitroEnnek a hipotézisnek a tesztelésére kísérleteket végeztek. Például a tanulmányban használt NP-k méretét és számát nanorészecskék nyomkövetési analízissel (NTA) erősítették meg.

Hat hetes hím egereket fluoreszcensen jelölt NP-knek tettünk ki, hogy megvizsgáljuk ezek eloszlását a szervekben. Az NP-k sejtfelvételét, szérum biokémiai analízist, valós idejű PCR-t és Western blotot végeztünk.

Annak megértése érdekében, hogy az NP hogyan befolyásolja a bél mikrobiotáját, mikroszkopikus polisztirolt (100 nm) orálisan adagoltak az egereknek hetente négyszer 12 héten keresztül, különösen minden hét 1., 3., 5. és 7. napján. Az NP-vel nem kezelt kontroll egerek sorozatát referenciaként tartottuk fenn.

Tanulmányi eredmények

Az NP (100 nm) felhalmozódását különböző időpontokban figyelték meg 3 perc és 48 óra között. A jelenlegi vizsgálatban jelentős NP-szinteket találtak a vizsgált egerek vékonybelében, májában, vakbélében és vastagbelében.

Az orális NP-expozíció növelte a testtömeget a kontrollcsoport egereihez képest. A növekedés azonban mérsékelt volt, és nem járt jelentős változással a fehér zsírszövetben vagy a máj tömegében. A máj tömegében vagy a fehér zsírszövetben nem figyeltek meg jelentős változást. Az NP-nek kitett egerekben nem figyeltek meg bélrövidülést, ami arra utal, hogy a bélbaktériumok és nem a gyulladás volt az NP által kiváltott hatások elsődleges célpontja.

A biokémiai elemzés kimutatta, hogy a 12 hetes NP-expozíció nem módosította szignifikánsan a szérum aszpartát-aminotranszferáz (AST), alanin-aminotranszferáz (ALT), kreatinin (CRE) vagy vér karbamid-nitrogén (BUN) szintjét. Ez a megállapítás arra utal, hogy az NP közvetlenül befolyásolhatja a bél mikrobiotáját és a gátat.

A jelenlegi tanulmányban azt találták, hogy az NP 24 órás kezelés után behatol az enterocita-szerűen differenciált Caco-2 sejtekbe és az egérbélbe. Bejutást követően csökkenti a szoros junction fehérjék, köztük a zonula occludens-1 (ZO-1) és az occludins (OCC) expresszióját. Ez a rendellenesség jellegzetes bélkárosodást okoz, beleértve a megnövekedett bélpermeabilitást vagy a bél szivárgását.

A génontológiai (GO) elemzés kimutatta, hogy az NP expozíció jelentősen megváltoztatta az egerek bélrendszeri génexpresszióját és metabolikus funkcióit. A mikroRNS (miRNS) diverzitásának főkomponens-analízise (PCA) egérürülékben kimutatta, hogy az NP-expozíció jelentősen módosította a miRNS-profilokat és csökkentette a specifikus miRNS-ek diverzitását. További mélyreható elemzések fedezték fel a miRNS-ek szerepét az elsődleges fiziológiai funkciók szabályozójaként, különösen a bélsejt-csatlakozásokkal kapcsolatosakat.

Kísérleti eredmények arra utalnak, hogy az NP megzavarhatja a szoros junction fehérjék expresszióját azáltal, hogy szabályozza a miRNS-eket a bélsejtekben, ami végső soron megzavarja a bélkörnyezetet. A prediktív analízis kimutatta, hogy az NP-expozíció olyan miRNS-eket érintett, mint az AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 és HAS-3PIR- expresszión. A ZO-101-MIR-3P expressziója szabályozott.

Ezenkívül a tanulmány megállapította, hogy az NP-expozíció növelte az egérspecifikus miRNS-ek, például az MMU-MIR-501-3p és az MMU-MIR-700-5p expresszióját, amelyek szintén megzavarják a ZO-1 és a MUC-13 expresszióját.

Immuncitokémia (ICC), qPCR és Western blot analízis kimutatta, hogy az NP-kezelés csökkentette a MUC-13 expresszióját egerekben és enterocitaszerűen differenciált Caco-2 sejtekben.

Hosszan tartó NP expozíció esetén az egyedi baktériumfajok kezdetben növekedtek és csökkentek. A legfigyelemreméltóbb hatás a specifikus bakteriális taxonok relatív abundanciájának eltolódása volt, nem pedig az általános diverzitás egyszerű elvesztése. Például a Lactobacilaceae csökkent és a Ruminococcaceae nőtt.

A tanulmány azt is megállapította, hogy az Akkermansia, egy következő generációs probiotikus baktérium növelte az NP-nek kitett egerek elterjedését, különösen később. A kísérleti eredmények azt mutatták, hogy az NP hatását a bél mikrobiómára nem közvetlenül az NP toxicitása okozta, hanem más mechanizmusok.

Pontosabban, a tanulmány azt mutatja, hogy a változásokat a bélsejtekből és bizonyos baktériumokból származó extracelluláris vezikulák (EV-k) közvetítették, ahelyett, hogy az NP közvetlen toxikus hatásai lettek volna a baktériumok növekedésére.LachnospiraceaeAz SP-től származók közül. származtatott EV-k nem befolyásolták a bélbaktériumok növekedését.

A tanulmány újdonsága egy konkrét mechanizmus felfedezésében rejlik. Az NP megváltoztatja a bél mikrokörnyezetét azáltal, hogy modulálja a miRNS-ek EV-mediált szállítását, ami aztán megbontja a bélgátot és szelektíven befolyásolja a bakteriális taxonok növekedését. Ez egy újonnan leírt útvonalat képvisel az NP-toxicitás összefüggésében.

Következtetések

A jelenlegi tanulmány azt javasolta, hogy az NP bizonyos bakteriális taxonokat tartalmazzon, beleértveLachnospiraceaeÉsRuminococcaceae. A bél mikrobiómának NP-expozíció hatására bekövetkező változását az EV-n keresztüli gazda-mikrobióta kölcsönhatások közvetítik. Az NP-t a Lachnospiraceae felvette, ami szuppresszált mucin-13 expressziót váltott ki.

Ezenkívül a kauflet-szerű sejtekből az NP-expozíció után felszabaduló EV-k elősegítették a növekedéstRuminococcaceaeJelenlegiA származtatott és bakteriális vezikulák közötti összetett kölcsönhatás kiemelése.

További kutatásokra van szükség a NP-k emberi és környezeti egészségre gyakorolt ​​hatásait illetően. Noha ezek az eredmények új betekintést nyújtanak abba, hogy az NP hogyan zavarhatja meg a bél egészségét, fontos megjegyezni, hogy a kísérleteket egereken végezték. A dózisok és a megállapítások relevanciája a tipikus emberi expozíció tekintetében még meghatározásra vár.

Töltse le PDF másolatát most!

Források: