Nanoplastikai – pertvarko žarnyno mikrobiomą, susilpnina žarnyno apsaugą

Nanoplastikai – pertvarko žarnyno mikrobiomą, susilpnina žarnyno apsaugą

Tyrimai rodo, kaip nematomos nanodalelės manipuliuoja mobiliaisiais telefonais ir kenkia jūsų žarnyno subtiliam mikrobiomui, todėl kyla naujų klausimų apie nematomą aplinkos nanoplastikų pavojų sveikatai.

Tyrimas:Polistireno nanoplastikai sutrikdo žarnyno mikroaplinką, pakeisdami bakterijų ir šeimininkų sąveiką per ekstraląstelines pūsleles perduodamas mikroRNR. Nuotraukų kreditas: Sivstockstudio / Shutterstock.com

Polistireno nanoplastikų poveikis gali sutrikdyti žarnyno sveikatą, pakeisdamas bakterijų sąveiką ir sutrikdydamas žarnyno mikroaplinką. Neseniai paskelbtas tyrimasGamtos bendravimasIštirta, kaip polistireno nanoplastiko poveikis veikia žmonių sveikatą, daugiausia dėmesio skiriant bakterijų ir šeimininkų sąveikai.

Nanoplastiko poveikio poveikis žmonių sveikatai

Žmonės dažnai susiduria su plastiko fragmentais visoje maisto grandinėje, todėl kyla klausimų apie jų poveikį žarnyno mikrobiomui. Dėl įvairių tipų plastikų, tokių kaip polistirenas (PS), polivinilchloridas (PVC) ir polietilenas (PE), skaidymas lemia mikroplastiko (MP) ir nanoplastiko (NP) vystymąsi.

Keletas tyrimų parodė, kad MP arba NP poveikis žinduoliams gali sukelti kraujodaros pažeidimus, kepenų pažeidimus ir sėklidžių sutrikimus dėl žarnyno disbiozės. Šie tyrimai taip pat parodė, kad PS-MP ir PE-MP ekspozicija sukelia uždegimą, imuninės sistemos disbalansą ir žarnyno barjero disfunkciją. Konkrečiai, PE-MP ekspozicija keičia žarnyno mikrobų sudėtį, skatinant selektyvų patogeno padidėjimąStaphylococcus aureus. Šis NP taip pat skatina žarnyno uždegimą.

Nepaisant supratimo apie toksinį MP ir NP poveikį žmonėms, nedaugelis tyrimų ištyrė mikroskopinių plastikų, žarnyno mikrobiotos ir šeimininko sąveiką. Be to, pagrindinis mechanizmas, kuriuo mikroskopinis plastikas veikia žmonių sveikatą, tebėra gana nepakankamai ištirtas.

Keletas tyrimų parodė, kad NP yra kenksmingesni nei MPS dėl savo mažesnio dydžio. Tai leidžia jiems prasiskverbti į audinius ir organus ir lengvai paveikti jų biologines funkcijas. Labai svarbu suprasti tikslų būdą, kuriuo NP sukelia žarnyno disbiozę ir daro įtaką žarnyno sveikatai.

Ekstraląstelinės pūslelės (EV) yra maži, su membrana surišti lipidų dvisluoksniai maišeliai, kuriuos išskiria gyvūnų ląstelės ir bakterijos. Šios sferinės struktūros turi įvairų turinį, įskaitant DNR, RNR, baltymus ir lipidus. EV vaidina lemiamą vaidmenį tarpląsteliniame komunikacijoje. Ankstesni tyrimai parodė, kad EV dažnai tarpininkauja mikrobiotos ir žarnyno epitelio sąveikai ir daro įtaką žarnyno sveikatai bei funkcijai.

Apie studiją

Dabartinis tyrimas iškėlė hipotezę, kad NP tiesiogiai arba netiesiogiai veikia mikrobiotos sudėtį per EV. KeletasIn vivoIrin vitroŠiai hipotezei patikrinti buvo atlikti eksperimentai. Pavyzdžiui, šiame tyrime naudotų NP dydis ir skaičius buvo patvirtinti naudojant nanodalelių sekimo analizę (NTA).

Šešių savaičių pelių patinai buvo veikiami fluorescenciniu būdu pažymėtais NP, kad būtų ištirtas jų pasiskirstymas organuose. Buvo atliktas NP įsisavinimas ląstelėse, serumo biocheminė analizė, realaus laiko PGR ir Western blot.

Norint suprasti, kaip NP veikia žarnyno mikrobiotą, pelėms keturis kartus per savaitę 12 savaičių, konkrečiai kiekvienos savaitės 1, 3, 5 ir 7 dienomis, buvo skiriamas mikroskopinis polistirenas (100 nm). Kontrolinių pelių, negydytų NP, serija buvo palaikoma kaip atskaita.

Studijų rezultatai

NP (100 nm) kaupimasis buvo stebimas skirtingais laiko momentais nuo 3 min. iki 48 val. Dabartiniame tyrime reikšmingas NP kiekis buvo nustatytas tiriamųjų pelių plonojoje žarnoje, kepenyse, aklojoje žarnoje ir storojoje žarnoje.

Oralinis NP poveikis padidino kūno svorį, palyginti su pelėmis kontrolinėje grupėje. Tačiau padidėjimas buvo nedidelis ir nebuvo susijęs su reikšmingais baltojo riebalinio audinio ar kepenų svorio pokyčiais. Reikšmingų kepenų svorio ar baltojo riebalinio audinio pokyčių nepastebėta. NP paveiktose pelėse žarnyno sutrumpėjimas nepastebėtas, o tai reiškia, kad žarnyno bakterijos, o ne uždegimas buvo pagrindinis NP sukelto poveikio tikslas.

Biocheminė analizė parodė, kad 12 savaičių NP ekspozicija reikšmingai nepakeitė serumo aspartato aminotransferazės (AST), alanino aminotransferazės (ALT), kreatinino (CRE) ar kraujo šlapalo azoto (BUN). Ši išvada rodo, kad NP gali tiesiogiai paveikti žarnyno mikrobiotą ir barjerą.

Dabartiniame tyrime buvo nustatyta, kad NP gali prasiskverbti į enterocitus panašias diferencijuotas Caco-2 ląsteles ir pelės žarnyną po 24 valandų gydymo. Po patekimo jis sumažina sandarių jungčių baltymų, įskaitant zonula occludens-1 (ZO-1) ir okliudinus (OCC), ekspresiją. Šis sutrikimas sukelia būdingus žarnyno pažeidimus, įskaitant padidėjusį žarnyno pralaidumą arba nesandarią žarną.

Genų ontologijos (GO) analizė parodė, kad NP ekspozicija reikšmingai pakeitė pelių žarnyno genų ekspresiją ir metabolines funkcijas. MikroRNR (miRNR) įvairovės pelių išmatose pagrindinių komponentų analizė (PCA) atskleidė, kad NP ekspozicija žymiai pakeitė miRNR profilius ir sumažino specifinių miRNR įvairovę. Tolesnė išsami analizė atskleidė miRNR, kaip pirminių fiziologinių funkcijų reguliatorių, ypač susijusių su žarnyno ląstelių jungtimis, vaidmenį.

Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad NP gali sutrikdyti sandarių jungčių baltymų ekspresiją, reguliuodamas miRNR žarnyno ląstelėse, o tai galiausiai sutrikdo žarnyno aplinką. Nuspėjamoji analizė parodė, kad NP ekspozicija paveikė miRNR, tokias kaip AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 ir HAS-3PIR-M. ZO-101-MIR-3P ekspresija reguliuojama.

Be to, tyrime nustatyta, kad NP ekspozicija padidino pelių specifinių miRNR, tokių kaip MMU-MIR-501-3p ir MMU-MIR-700-5p, ekspresiją, kurios taip pat sutrikdo ZO-1 ir MUC-13 ekspresiją.

Imunocitochemija (ICC), qPCR ir Western blot analizė parodė, kad gydymas NP sumažino MUC-13 ekspresiją pelėse ir į enterocitus panašiose diferencijuotose Caco-2 ląstelėse.

Ilgai veikiant NP, unikalių bakterijų rūšių iš pradžių padaugėjo ir sumažėjo. Ryškiausias poveikis buvo specifinių bakterijų taksonų santykinio gausumo pokytis, o ne paprastas bendros įvairovės praradimas. Pavyzdžiui, sumažėjo Lactobacilaceae, o padaugėjo Ruminococcaceae.

Tyrimas taip pat parodė, kad Akkermansia, naujos kartos probiotinės bakterijos, padidino NP paveiktų pelių gausą, ypač vėliau. Eksperimentiniai rezultatai parodė, kad NP įtaką žarnyno mikrobiomui tiesiogiai sukėlė ne NP toksiškumas, o kiti mechanizmai.

Konkrečiai, tyrimas rodo, kad pokyčius lėmė tarpląstelinės pūslelės (EV), gautos iš žarnyno ląstelių ir tam tikrų bakterijų, o ne tiesioginis toksinis NP poveikis bakterijų augimui.LachnospiraceaeIš tų iš SP. gauti EV neturėjo įtakos žarnyno bakterijų augimui.

Šio tyrimo naujovė slypi konkretaus mechanizmo atradime. NP keičia žarnyno mikroaplinką, moduliuodamas EV sukeltą miRNR tiekimą, kuris vėliau sutrikdo žarnyno barjerą ir selektyviai veikia bakterijų taksonų augimą. Tai yra naujai aprašytas būdas NP toksiškumo kontekste.

Išvados

Dabartiniame tyrime buvo pasiūlyta, kad NP apima tam tikrus bakterijų taksonus, įskaitantLachnospiraceaeIrRuminococcaceae. Žarnyno mikrobiomo pokyčius veikiant NP sąlygoja šeimininko ir mikrobiotos sąveika per EV. NP pasisavino Lachnospiraceae, kurie sukėlė slopintą mucino-13 ekspresiją.

Be to, EV, išsiskiriančios iš kauflet panašių ląstelių po NP poveikio, skatino jų augimąRuminococcaceaePateiktiPabrėžiama sudėtinga išvestinių ir bakterinių pūslelių sąveika.

Reikia atlikti tolesnius NP poveikio žmonių ir aplinkos sveikatai tyrimus. Nors šie rezultatai suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip NP gali sutrikdyti žarnyno sveikatą, svarbu pažymėti, kad eksperimentai buvo atlikti su pelėmis. Dar reikia nustatyti dozių ir išvadų svarbą tipiniam žmonių poveikiui.

Atsisiųskite savo PDF kopiją dabar!

Šaltiniai: