Nanoplastika - pārveido zarnu mikrobiomu, vājina zarnu aizsargspējas

Nanoplastika - pārveido zarnu mikrobiomu, vājina zarnu aizsargspējas

Pētījumi parāda, kā neredzamas nanodaļiņas manipulē ar mobilajiem tālruņiem un grauj jūsu zarnu trauslo mikrobiomu, radot jaunus jautājumus par vides nanoplastmasas neredzamajiem veselības apdraudējumiem.

Pētījums:Polistirola nanoplastmasa izjauc zarnu mikrovidi, mainot baktēriju un saimnieku mijiedarbību, izmantojot ārpusšūnu pūslīšu piegādātās mikroRNS. Fotoattēlu kredīts: Sivstockstudio/Shutterstock.com

Polistirola nanoplastmasu iedarbība var traucēt zarnu veselību, mainot baktēriju mijiedarbību un izjaucot zarnu mikrovidi. Nesen publicēts pētījumsDabas komunikācijaPētīja, kā polistirola nanoplastmasas iedarbība ietekmē cilvēka veselību, koncentrējoties uz baktēriju un saimniekorganismu mijiedarbību.

Nanoplastmasas iedarbības ietekme uz cilvēka veselību

Cilvēki bieži tiek pakļauti plastmasas fragmentiem visā pārtikas ķēdē, radot jautājumus par to ietekmi uz zarnu mikrobiomu. Dažādu veidu plastmasu, piemēram, polistirola (PS), polivinilhlorīda (PVC) un polietilēna (PE) noārdīšanās rezultātā attīstās mikroplastmasa (MP) un nanoplastmasa (NP).

Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka MP vai NP iedarbība var izraisīt hematopoētiskus bojājumus, aknu bojājumus un sēklinieku traucējumus zīdītājiem zarnu disbiozes dēļ. Šie pētījumi arī parādīja, ka PS-MP un PE-MP iedarbība izraisa iekaisumu, imūnsistēmas nelīdzsvarotību un zarnu barjeras disfunkciju. Konkrēti, PE-MP iedarbība maina zarnu mikrobu sastāvu, veicinot selektīvu patogēna palielināšanosStaphylococcus aureus. Šis NP arī veicina zarnu iekaisumu.

Neskatoties uz izpratni par MP un NP toksisko ietekmi uz cilvēkiem, dažos pētījumos ir pētīta mijiedarbība starp mikroskopiskām plastmasām, zarnu mikrobiotu un saimniekorganismu. Turklāt pamatā esošais mehānisms, ar kuru mikroskopiskā plastmasa ietekmē cilvēka veselību, joprojām ir samērā maz izpētīts.

Vairāki pētījumi liecina, ka NP ir kaitīgāki par MPS to mazākā izmēra dēļ. Tas ļauj tiem iekļūt audos un orgānos un viegli ietekmēt to bioloģiskās funkcijas. Ir svarīgi izprast precīzu ceļu, pa kuru NP izraisa zarnu disbiozi un ietekmē zarnu veselību.

Ekstracelulārie pūslīši (EV) ir mazi, ar membrānu saistīti lipīdu divslāņu maisiņi, ko izdala dzīvnieku šūnas un baktērijas. Šīs sfēriskās struktūras satur dažādu saturu, tostarp DNS, RNS, proteīnus un lipīdus. EV ir izšķiroša loma starpšūnu komunikācijā. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka EV bieži vien veicina mijiedarbību starp mikrobiotu un zarnu epitēliju un ietekmē zarnu veselību un darbību.

Par pētījumu

Pašreizējā pētījumā tika izvirzīta hipotēze, ka NP tieši vai netieši ietekmē mikrobiotas sastāvu, izmantojot EV. VairākasIn vivoUnin vitroLai pārbaudītu šo hipotēzi, tika veikti eksperimenti. Piemēram, šajā pētījumā izmantoto NP lielums un skaits tika apstiprināts, izmantojot nanodaļiņu izsekošanas analīzi (NTA).

Sešas nedēļas vecas peļu tēviņi tika pakļauti fluorescējoši marķētiem NP, lai pārbaudītu to izplatību orgānos. Tika veikta NP uzņemšana šūnās, seruma bioķīmiskā analīze, reāllaika PCR un Western blot.

Lai saprastu, kā NP ietekmē zarnu mikrobiotu, pelēm iekšķīgi ievadīja mikroskopisku polistirolu (100 nm) četras reizes nedēļā 12 nedēļas, īpaši katras nedēļas 1., 3., 5. un 7. dienā. Kontroles peļu sērija, kas nebija ārstēta ar NP, tika saglabāta kā atsauce.

Studiju rezultāti

NP (100 nm) uzkrāšanās tika novērota dažādos laika punktos no 3 minūtēm līdz 48 stundām. Pašreizējā pētījumā ievērojams NP līmenis tika konstatēts pētījuma peļu tievajās zarnās, aknās, cecum un resnajā zarnā.

Perorālā NP iedarbība palielināja ķermeņa svaru, salīdzinot ar pelēm kontroles grupā. Tomēr pieaugums bija mērens un nebija saistīts ar būtiskām balto taukaudu vai aknu svara izmaiņām. Netika novērotas būtiskas izmaiņas aknu svarā vai baltajos taukaudos. Zarnu saīsināšanās netika novērota pelēm, kas tika pakļautas NP iedarbībai, kas nozīmē, ka zarnu baktērijas, nevis iekaisums bija galvenais NP izraisīto efektu mērķis.

Bioķīmiskā analīze atklāja, ka 12 nedēļas ilga NP iedarbība būtiski nemainīja seruma aspartāta aminotransferāzes (AST), alanīna aminotransferāzes (ALT), kreatinīna (CRE) vai urīnvielas slāpekļa (BUN) līmeni asinīs. Šis atklājums liecina, ka NP var tieši ietekmēt zarnu mikrobiotu un barjeru.

Pašreizējā pētījumā tika atklāts, ka NP pēc 24 stundu ilgas ārstēšanas var iekļūt enterocītu līdzīgās diferencētās Caco-2 šūnās un peles zarnās. Pēc iekļūšanas tas samazina saspringto savienojumu proteīnu, tostarp zonula occludens-1 (ZO-1) un occludins (OCC), ekspresiju. Šis traucējums izraisa raksturīgus zarnu bojājumus, tostarp palielinātu zarnu caurlaidību vai zarnu caurlaidību.

Gēnu ontoloģijas (GO) analīze parādīja, ka NP iedarbība būtiski mainīja peles zarnu gēnu ekspresiju un vielmaiņas funkcijas. MikroRNS (miRNS) daudzveidības peles izkārnījumos galvenā komponentu analīze (PCA) atklāja, ka NP iedarbība būtiski mainīja miRNS profilus un samazināja specifisko miRNS daudzveidību. Turpmāka padziļināta analīze atklāja miRNS lomu kā primāro fizioloģisko funkciju regulatoriem, īpaši tiem, kas saistīti ar zarnu šūnu savienojumiem.

Eksperimentālie atklājumi liecina, ka NP var traucēt saspringto savienojumu proteīnu ekspresiju, regulējot miRNS zarnu šūnās, kas galu galā izjauc zarnu vidi. Prognozējošā analīze parādīja, ka NP iedarbība ietekmēja tādas miRNS kā AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 un HAS-3PIR- ekspresiju. ZO-101-MIR-3P ekspresija regulēta.

Turklāt pētījumā konstatēts, ka NP iedarbība palielināja pelēm specifisku miRNS, piemēram, MMU-MIR-501-3p un MMU-MIR-700-5p, ekspresiju, kas arī traucē ZO-1 un MUC-13 ekspresiju.

Imūncitoķīmija (ICC), qPCR un Western blot analīze atklāja, ka NP ārstēšana samazināja MUC-13 ekspresiju pelēm un enterocītiem līdzīgām diferencētām Caco-2 šūnām.

Ar ilgstošu NP iedarbību unikālas baktēriju sugas sākotnēji palielinājās un samazinājās. Visievērojamākā ietekme bija specifisku baktēriju taksonu relatīvā daudzuma maiņa, nevis vienkāršs vispārējās daudzveidības zudums. Piemēram, Lactobacilaceae samazinājās un Ruminococcaceae pieauga.

Pētījumā arī konstatēts, ka Akkermansia, nākamās paaudzes probiotiskās baktērijas, palielināja NP pakļauto pelēm, īpaši vēlākos laikos. Eksperimentālie atklājumi parādīja, ka NP ietekmi uz zarnu mikrobiomu tieši neizraisīja NP toksicitāte, bet gan citi mehānismi.

Konkrēti, pētījums parāda, ka izmaiņas izraisīja ārpusšūnu pūslīši (EV), kas iegūti no zarnu šūnām un noteiktām baktērijām, nevis NP tiešā toksiskā ietekme uz baktēriju augšanu.LachnospiraceaeNo tiem no SP. atvasinātie EV neietekmēja zarnu baktēriju augšanu.

Šī pētījuma novitāte slēpjas konkrēta mehānisma atklāšanā. NP maina zarnu mikrovidi, modulējot EV mediētu miRNS piegādi, kas pēc tam izjauc zarnu barjeru un selektīvi ietekmē baktēriju taksonu augšanu. Tas ir nesen aprakstīts ceļš NP toksicitātes kontekstā.

Secinājumi

Pašreizējais pētījums ierosināja, ka NP ietver noteiktus baktēriju taksonus, tostarpLachnospiraceaeUnRuminococcaceae. Zarnu mikrobioma izmaiņas pēc NP iedarbības ir saistītas ar saimnieka un mikrobiotas mijiedarbību, izmantojot EV. NP uzņēma Lachnospiraceae, kas izraisīja nomāktu mucīna-13 ekspresiju.

Turklāt EV, kas izdalījās no kauflet līdzīgām šūnām pēc NP iedarbības, veicināja augšanuRuminococcaceaeKlātIzceļot atvasināto un baktēriju pūslīšu sarežģīto mijiedarbību.

Ir nepieciešami turpmāki pētījumi par NP ietekmi uz cilvēku un vides veselību. Lai gan šie rezultāti sniedz jaunu ieskatu par to, kā NP var traucēt zarnu veselību, ir svarīgi atzīmēt, ka eksperimenti tika veikti ar pelēm. Vēl ir jānosaka devu un konstatējumu atbilstība tipiskajai iedarbībai uz cilvēkiem.

Lejupielādējiet savu PDF kopiju tūlīt!

Avoti: