Nanoplásticos -Remodelam o microbioma intestinal, enfraquecem as defesas intestinais

Nanoplásticos -Remodelam o microbioma intestinal, enfraquecem as defesas intestinais

A pesquisa mostra como as nanopartículas invisíveis manipulam os telefones celulares e prejudicam o delicado microbioma do seu intestino, levantando novas questões sobre os riscos invisíveis para a saúde dos nanoplásticos ambientais.

Estudar:Os nanoplásticos de poliestireno perturbam o microambiente intestinal, alterando as interações bactérias-hospedeiro através de microRNAs entregues em vesículas extracelulares. Crédito da foto: Sivstockstudio/Shutterstock.com

A exposição aos nanoplásticos de poliestireno pode prejudicar a saúde intestinal, alterando as interações entre as bactérias e perturbando o microambiente intestinal. Um estudo recentemente publicado emComunicação da naturezaInvestigou como a exposição aos nanoplásticos de poliestireno afeta a saúde humana, com foco nas interações bactéria-hospedeiro.

O efeito da exposição aos nanoplásticos na saúde humana

As pessoas são frequentemente expostas a fragmentos de plástico ao longo da cadeia alimentar, levantando questões sobre o seu impacto no microbioma intestinal. A degradação de vários tipos de plásticos como poliestireno (PS), cloreto de polivinila (PVC) e polietileno (PE) leva ao desenvolvimento de microplásticos (MP) e nanoplásticos (NP).

Vários estudos demonstraram que a exposição a MP ou NP pode causar danos hematopoiéticos, lesões hepáticas e distúrbios testiculares em mamíferos através de disbiose intestinal. Estes estudos também demonstraram que a exposição a PS-MP e PE-MP induz inflamação, desequilíbrios imunológicos e disfunção da barreira intestinal. Especificamente, a exposição à PE-MP altera a composição microbiana intestinal, favorecendo um aumento seletivo de patógenosStaphylococcus aureus. Este NP também promove inflamação intestinal.

Apesar da compreensão dos efeitos tóxicos de MP e NP em humanos, poucos estudos examinaram a interação entre plásticos microscópicos, microbiota intestinal e hospedeiro. Além disso, o mecanismo subjacente pelo qual o plástico microscópico afeta a saúde humana permanece relativamente pouco estudado.

Vários estudos sugeriram que as NPs são mais prejudiciais que as MPS devido ao seu tamanho menor. Isto permite-lhes penetrar nos tecidos e órgãos e influenciar facilmente as suas funções biológicas. Compreender o caminho preciso pelo qual os NPs causam disbiose intestinal e influenciam a saúde intestinal é essencial.

As vesículas extracelulares (EVs) são pequenos sacos de bicamada lipídica ligados à membrana, liberados por células animais e bactérias. Essas estruturas esféricas carregam diversos conteúdos, incluindo DNA, RNAs, proteínas e lipídios. Os VEs desempenham um papel crucial na comunicação intercelular. Estudos anteriores mostraram que os VEs frequentemente medeiam a interação entre a microbiota e o epitélio intestinal e influenciam a saúde e a função intestinal.

Sobre o estudo

O presente estudo levantou a hipótese de que a NP influencia direta ou indiretamente a composição da microbiota através de VEs. DiversosIn vivoEin vitroExperimentos foram conduzidos para testar essa hipótese. Por exemplo, o tamanho e o número de NPs utilizados neste estudo foram confirmados usando análise de rastreamento de nanopartículas (NTA).

Camundongos machos com seis semanas de idade foram expostos a NPs marcados com fluorescência para examinar sua distribuição nos órgãos. Foram realizadas captação celular de NPs, análise bioquímica sérica, PCR em tempo real e western blot.

Para entender como a NP afeta a microbiota intestinal, o poliestireno microscópico (100 nm) foi administrado oralmente aos ratos quatro vezes por semana durante 12 semanas, especificamente nos dias 1, 3, 5 e 7 de cada semana. Uma série de camundongos controle não tratados com NP foi mantida como referência.

Resultados do estudo

O acúmulo de NP (100 nm) foi observado em diferentes momentos entre 3 min e 48 h. No presente estudo, foram encontrados níveis significativos de NP no intestino delgado, fígado, ceco e cólon dos ratos do estudo.

A exposição oral à NP aumentou o peso corporal em comparação com os ratos do grupo controle. No entanto, o aumento foi moderado e não foi associado a alterações significativas no tecido adiposo branco ou no peso do fígado. Não foram observadas alterações significativas no peso do fígado ou no tecido adiposo branco. O encurtamento intestinal não foi observado em camundongos expostos à NP, implicando que as bactérias intestinais e não a inflamação foram o principal alvo dos efeitos induzidos pela NP.

A análise bioquímica revelou que 12 semanas de exposição à NP não modificaram significativamente a aspartato aminotransferase sérica (AST), alanina aminotransferase (ALT), creatinina (CRE) ou nitrogênio ureico no sangue (BUN). Esta descoberta sugere que a microbiota e a barreira intestinal podem ser diretamente influenciadas pela NP.

No presente estudo, descobriu-se que a NP poderia penetrar nas células Caco-2 diferenciadas semelhantes a enterócitos e no intestino do camundongo após 24 horas de tratamento. Após a entrada, reduz a expressão de proteínas de junção estreita, incluindo zônula ocludens-1 (ZO-1) e ocludinas (OCC). Este distúrbio causa danos intestinais característicos, incluindo aumento da permeabilidade intestinal ou intestino permeável.

A análise da Gene Ontology (GO) mostrou que a exposição ao NP alterou significativamente a expressão gênica intestinal e as funções metabólicas dos camundongos. A análise de componentes principais (PCA) da diversidade de microRNA (miRNA) em fezes de camundongos revelou que a exposição a NP modificou significativamente os perfis de miRNA e reduziu a diversidade de miRNAs específicos. Uma análise mais aprofundada descobriu o papel dos miRNAs como reguladores de funções fisiológicas primárias, particularmente aquelas associadas às junções celulares intestinais.

Descobertas experimentais sugerem que a NP poderia perturbar a expressão das proteínas de junção estreita, regulando os miRNAs nas células intestinais, o que acaba por perturbar o ambiente intestinal. A análise preditiva mostrou que a exposição a NP afetou miRNAs como AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, expressão HAS-MIR-12136 e HAS-MIR-MIR-3P no ZO-101-MIR-3P expressão regulamentada.

Além disso, o estudo descobriu que a exposição a NP aumentou a expressão de miRNAs específicos de camundongos, como MMU-MIR-501-3p e MMU-MIR-700-5p, que também interrompem a expressão de ZO-1 e MUC-13.

A análise de imunocitoquímica (ICC), qPCR e Western blot revelou que o tratamento com NP diminuiu a expressão de MUC-13 em camundongos e células Caco-2 diferenciadas semelhantes a enterócitos.

Com a exposição prolongada à NP, espécies bacterianas únicas inicialmente aumentaram e diminuíram. O efeito mais notável foi uma mudança na abundância relativa de táxons bacterianos específicos, em vez de uma simples perda da diversidade geral. Por exemplo, Lactobacilaceae diminuiu e Ruminococcaceae aumentou.

O estudo também descobriu que Akkermansia, uma bactéria probiótica de próxima geração, aumentou a abundância em camundongos expostos a NP, especialmente em momentos posteriores. Descobertas experimentais mostraram que a influência da NP no microbioma intestinal não foi causada diretamente pela toxicidade da NP, mas por outros mecanismos.

Especificamente, o estudo mostra que as alterações foram mediadas por vesículas extracelulares (EVs) derivadas de células intestinais e certas bactérias, em vez dos efeitos tóxicos diretos da NP no crescimento bacteriano.LachnospiráceasDos de SP. EVs derivados não afetaram o crescimento de bactérias intestinais.

A novidade deste estudo reside na descoberta de um mecanismo específico. A NP altera o microambiente intestinal modulando a entrega de miRNAs mediada por EV, que então rompem a barreira intestinal e influenciam seletivamente o crescimento de táxons bacterianos. Isto representa uma via recentemente descrita no contexto da toxicidade da NP.

Conclusões

O presente estudo propôs que NP inclua certos táxons bacterianos, incluindoLachnospiráceasERuminococcáceas. A alteração do microbioma intestinal após a exposição ao NP é mediada pelas interações hospedeiro-microbiota através do EV. A NP foi absorvida por Lachnospiraceae, o que desencadeou a expressão suprimida da mucina-13.

Além disso, os EVs liberados de células semelhantes a kauflet após a exposição ao NP promoveram o crescimento deRuminococcáceasPresenteDestacando uma interação complexa entre vesículas derivadas e bacterianas.

São necessárias mais pesquisas sobre os efeitos dos NPs na saúde humana e ambiental. Embora estes resultados forneçam novos conhecimentos sobre como a NP pode perturbar a saúde intestinal, é importante notar que as experiências foram conduzidas em ratos. A relevância das doses e dos resultados para as exposições humanas típicas continua por determinar.

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Fontes: