Nanoplastika - Preoblikuje črevesni mikrobiom, oslabi obrambo črevesja

Nanoplastika - Preoblikuje črevesni mikrobiom, oslabi obrambo črevesja

Raziskave kažejo, kako nevidni nanodelci manipulirajo z mobilnimi telefoni in spodkopavajo občutljiv mikrobiom vašega črevesja, kar odpira nova vprašanja o nevidnih zdravstvenih tveganjih okoljske nanoplastike.

študija:Polistirenska nanoplastika moti črevesno mikrookolje s spreminjanjem interakcij med bakterijo in gostiteljem prek mikroRNA, dostavljenih iz zunajceličnih veziklov. Avtor fotografije: Sivstockstudio/Shutterstock.com

Izpostavljenost polistirenski nanoplastiki lahko moti zdravje črevesja s spreminjanjem interakcij med bakterijami in motenjem črevesnega mikrookolja. Nedavno objavljena študija vKomunikacija v naraviRaziskoval, kako izpostavljenost polistirenski nanoplastiki vpliva na zdravje ljudi, s poudarkom na interakcijah med bakterijami in gostitelji.

Vpliv izpostavljenosti nanoplastiki na zdravje ljudi

Ljudje smo pogosto izpostavljeni plastičnim delcem v celotni prehranski verigi, kar postavlja vprašanja o njihovem vplivu na črevesni mikrobiom. Razgradnja različnih vrst plastike, kot so polistiren (PS), polivinilklorid (PVC) in polietilen (PE), vodi v razvoj mikroplastike (MP) in nanoplastike (NP).

Več študij je pokazalo, da lahko izpostavljenost MP ali NP povzroči poškodbe hematopoeze, poškodbe jeter in motnje testisov pri sesalcih zaradi črevesne disbioze. Te študije so tudi pokazale, da izpostavljenost PS-MP in PE-MP povzroči vnetje, imunsko neravnovesje in disfunkcijo črevesne pregrade. Natančneje, izpostavljenost PE-MP spremeni mikrobno sestavo črevesja in daje prednost selektivnemu povečanju patogenaStaphylococcus aureus. Ta NP spodbuja tudi vnetje črevesja.

Kljub razumevanju toksičnih učinkov MP in NP pri ljudeh je malo študij preučilo interakcijo med mikroskopsko plastiko, črevesno mikrobioto in gostiteljem. Poleg tega ostaja osnovni mehanizem, s katerim mikroskopska plastika vpliva na zdravje ljudi, razmeroma premalo raziskan.

Več študij je pokazalo, da so NP zaradi svoje manjše velikosti bolj škodljivi kot MPS. To jim omogoča, da prodrejo v tkiva in organe ter zlahka vplivajo na njihove biološke funkcije. Bistveno je razumevanje natančne poti, po kateri NP povzročajo črevesno disbiozo in vplivajo na zdravje črevesja.

Zunajcelični vezikli (EV) so drobne, z membrano vezane lipidne dvoslojne vrečke, ki jih sproščajo živalske celice in bakterije. Te sferične strukture nosijo različne vsebine, vključno z DNA, RNA, beljakovinami in lipidi. EV imajo ključno vlogo pri medcelični komunikaciji. Prejšnje študije so pokazale, da EV pogosto posredujejo medsebojno delovanje med mikrobioto in črevesnim epitelijem ter vplivajo na zdravje in delovanje črevesja.

O študiju

Sedanja študija je domnevala, da NP neposredno ali posredno vpliva na sestavo mikrobiote prek EV. VečIn vivoinin vitroZa preverjanje te hipoteze so bili izvedeni poskusi. Na primer, velikost in število NP, uporabljenih v tej študiji, sta bila potrjena z analizo sledenja nanodelcev (NTA).

Šest tednov stari mišji samci so bili izpostavljeni fluorescentno označenim NP, da bi preučili njihovo porazdelitev v organih. Izvedeni so bili celični vnos NP, biokemijska analiza seruma, PCR v realnem času in western blot.

Da bi razumeli, kako NP vpliva na črevesno mikrobioto, so mišim peroralno dajali mikroskopski polistiren (100 nm) štirikrat na teden 12 tednov, natančneje 1., 3., 5. in 7. dan vsakega tedna. Serija kontrolnih miši, ki niso bile zdravljene z NP, je bila ohranjena kot referenca.

Rezultati študije

Kopičenje NP (100 nm) so opazili v različnih časovnih točkah med 3 minutami in 48 urami. V trenutni študiji so bile znatne ravni NP ugotovljene v tankem črevesu, jetrih, cekumu in debelem črevesu študijskih miši.

Oralna izpostavljenost NP je povečala telesno težo v primerjavi z mišmi v kontrolni skupini. Vendar je bilo povečanje zmerno in ni bilo povezano s pomembnimi spremembami v belem maščobnem tkivu ali masi jeter. Opazili niso pomembnih sprememb v masi jeter ali belem maščobnem tkivu. Pri miših, izpostavljenih NP, niso opazili skrajšanja črevesja, kar pomeni, da so bile črevesne bakterije in ne vnetje primarna tarča učinkov, ki jih povzroča NP.

Biokemijska analiza je pokazala, da 12-tedenska izpostavljenost NP ni bistveno spremenila serumske aspartat aminotransferaze (AST), alanin aminotransferaze (ALT), kreatinina (CRE) ali dušika sečnine v krvi (BUN). Ta ugotovitev kaže, da lahko NP neposredno vpliva na črevesno mikrobioto in pregrado.

V trenutni študiji je bilo ugotovljeno, da lahko NP prodre v enterocitom podobne diferencirane celice Caco-2 in mišje črevo po 24 urah zdravljenja. Po vstopu zmanjša izražanje proteinov tesnih stikov, vključno z zonula occludens-1 (ZO-1) in okludini (OCC). Ta motnja povzroča značilno črevesno poškodbo, vključno s povečano prepustnostjo črevesja ali puščanjem črevesja.

Analiza genske ontologije (GO) je pokazala, da je izpostavljenost NP bistveno spremenila ekspresijo genov v črevesju miši in presnovne funkcije. Analiza glavnih komponent (PCA) raznolikosti mikroRNA (miRNA) v mišjih iztrebkih je pokazala, da je izpostavljenost NP bistveno spremenila profile miRNA in zmanjšala raznolikost specifičnih miRNA. Nadaljnja poglobljena analiza je odkrila vlogo miRNA kot regulatorjev primarnih fizioloških funkcij, zlasti tistih, ki so povezane s stičišči črevesnih celic.

Eksperimentalne ugotovitve kažejo, da bi lahko NP motil izražanje proteinov tesnega stika z uravnavanjem miRNA v črevesnih celicah, kar na koncu moti črevesno okolje. Napovedna analiza je pokazala, da je izpostavljenost NP vplivala na ekspresijo miRNA, kot so AS-MIR-98-3P, HAS-MIR-548H-3P, HAS-MIR-548Z, HAS-MIR-548D-3P, HAS-MIR-548AZ-5P, HAS-MIR-12136 in HAS-MIR-MIR-3P. ZO-101-MIR-3P izražanje urejeno.

Poleg tega je študija pokazala, da je izpostavljenost NP povečala izražanje miRNA, specifičnih za miši, kot sta MMU-MIR-501-3p in MMU-MIR-700-5p, ki prav tako moti izražanje ZO-1 in MUC-13.

Imunocitokemija (ICC), qPCR in Western blot analiza so pokazale, da je zdravljenje z NP zmanjšalo izražanje MUC-13 pri miših in enterocitom podobnih diferenciranih celicah Caco-2.

S podaljšano izpostavljenostjo NP so se edinstvene bakterijske vrste sprva povečale in zmanjšale. Najbolj opazen učinek je bil premik v relativni številčnosti specifičnih bakterijskih taksonov, ne pa preprosta izguba splošne raznolikosti. Na primer, Lactobacillaceae se je zmanjšalo, Ruminococcaceae pa povečalo.

Študija je tudi ugotovila, da je Akkermansia, probiotična bakterija naslednje generacije, povečala številčnost pri miših, izpostavljenih NP, zlasti v kasnejših obdobjih. Eksperimentalne ugotovitve so pokazale, da vpliv NP na mikrobiom črevesja ni neposredno posledica toksičnosti NP, temveč drugi mehanizmi.

Natančneje, študija kaže, da so spremembe posredovali zunajcelični vezikli (EV), pridobljeni iz črevesnih celic in nekaterih bakterij, namesto neposrednih toksičnih učinkov NP na rast bakterij.LachnospiraceaeOd tistih iz SP. pridobljeni EV niso vplivali na rast črevesnih bakterij.

Novost te študije je v odkritju specifičnega mehanizma. NP spremeni črevesno mikrookolje z modulacijo EV-posredovane dostave miRNA, ki nato prekinejo črevesno pregrado in selektivno vplivajo na rast bakterijskih taksonov. To predstavlja novo opisano pot v kontekstu toksičnosti NP.

Sklepi

Sedanja študija je predlagala, da NP vključuje nekatere bakterijske taksone, vključno zLachnospiraceaeinRuminococcaceae. Spremembo črevesnega mikrobioma po izpostavljenosti NP posredujejo interakcije gostitelj-mikrobiota prek EV. NP so prevzele Lachnospiraceae, kar je sprožilo potlačeno izražanje mucina-13.

Poleg tega so EV, sproščeni iz kauflet podobnih celic po izpostavljenosti NP, spodbujali rastRuminococcaceaePrisotenPoudarjanje kompleksnega medsebojnega delovanja med izpeljanimi in bakterijskimi vezikli.

Potrebne so nadaljnje raziskave učinkov NP na zdravje ljudi in okolja. Čeprav ti rezultati zagotavljajo nov vpogled v to, kako lahko NP moti zdravje črevesja, je pomembno omeniti, da so bili poskusi izvedeni na miših. Pomen odmerkov in ugotovitev za tipično izpostavljenost ljudi je treba še določiti.

Prenesite svojo kopijo PDF zdaj!

Viri: