Micro- and nanoplastics ingeriti da Drosophila causano cambiamenti nella dimensione e nella funzione del cuore

23 agosto 2024

caratteristica

Questo articolo è stato revisionato secondo il processo editoriale e le politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo la credibilità del contenuto:

• verificato
• fonte affidabile
• corretto

di Stephanie Baum, Phys.org

Le plastiche sono ubiquitarie nei prodotti che utilizziamo ogni giorno, e recenti studi hanno iniziato a rivelare gli effetti dei micro- e nanoplastici (MPs e NPs) sulla salute di esseri umani e animali.

Gran parte della ricerca sugli effetti sulla salute di MPs e NPs fino ad oggi si è concentrata sulla vita marina, in particolare sui pesci. Alcuni studi iniziali hanno indagato possibili effetti tossici delle plastiche su specie terrestri come uccelli, lombrichi, insetti, esseri umani e altri mammiferi, ma molti dettagli rimangono sconosciuti.

Un team di ricercatori dell'Iowa State University, utilizzando mosche della frutta (Drosophila melanogaster), ha effettuato la prima esame degli effetti di tossicità di MPs e NPs sul cuore. Il lavoro del team è stato pubblicato in un Brief Research Report sulla rivista Frontiers in Toxicology.

Nel 2017, uno studio di Geyer et al ha stimato che circa 8.300 milioni di tonnellate metriche di plastica erano state prodotte dal 1950; che più di 4.900 milioni di tonnellate di questa plastica era finita nelle discariche o altrove nell'ambiente; e che senza modifiche ai livelli di produzione o gestione dei rifiuti, quel numero potrebbe aumentare a 12.000 metric ton entro il 2050.

Secondo ricerche più recenti, "circa 36 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica vengono generati negli Stati Uniti ogni anno, la maggior parte dei quali viene scaricata nell'ambiente e finisce nelle discariche."

In questo contesto, e considerando che le malattie cardiache sono la principale causa di morte in tutto il mondo, diventa urgente comprendere gli effetti dell'esposizione a MPs e NPs sul cuore.

I cuori delle Drosophila e quelli dei vertebrati sono simili per quanto riguarda i cambiamenti funzionali e genetici durante lo sviluppo e l'invecchiamento. Per questo nuovo studio, i ricercatori hanno ottenuto larve di mosche della frutta selvatiche e le hanno divise in un gruppo di controllo e due gruppi di test.

Hanno alimentato tutte le mosche con una dieta di farina di mais dall'inizio del loro sviluppo fino alla maturità (pupazione). Le mosche nei due gruppi di test hanno ricevuto farina di mais a cui i ricercatori hanno aggiunto MPs di polistirolo (più grandi di 100 nm e più piccoli di 5 mm) o NPs (più piccoli di 100 nm).

Cinque giorni dopo la schiusa delle mosche, i ricercatori hanno raccolto circa 15 mosche di ciascun sesso da ciascuno dei due gruppi di test e dal gruppo di controllo. Il team ha anestetizzato le mosche, ha dissezionato i loro cuori battenti e ha registrato video ad alta velocità a oltre 200 frame al secondo per l'analisi.

Tra i risultati più significativi, l'analisi indica che l'esposizione alla plastica produce risultati diversi nei maschi e nelle femmine. I battiti cardiaci delle mosche femmine esposte sia a MPs che a NPs sono diminuiti del 13%, mentre i loro periodi cardiaci (tempo tra l'inizio di un battito e l'inizio del successivo battito) sono aumentati di conseguenza. I maschi non hanno mostrato questa variazione, ma i maschi nutriti con MPs hanno mostrato una maggiore variabilità rispetto a quelli nutriti con NPs e a quelli nel gruppo di controllo.

Nelle mosche femmine alimentate con NPs, le dimensioni del cuore (diametro diastolico) sono aumentate, e gli intervalli diastolici sono aumentati nelle femmine nutrite sia con MPs che con NPs. Nel frattempo, le dimensioni dei cuori delle mosche maschio nutriti con entrambe le dimensioni di plastica hanno mostrato cambiamenti significativi ai diametri diastolici e sistolici.

Inoltre, i ricercatori scrivono, "A differenza delle femmine, le mosche maschio vedono anche cambiamenti nel tempo di Intervallo Sistolico (SI) e nella riduzione frazionale. Il tempo totale di SI si riduce del 40% nelle mosche esposte a MPs mentre le mosche femmine non vedono alcun cambiamento. Infine, i maschi esposti a NPs sperimentano una riduzione del 11% nella riduzione frazionale. Questo fenomeno è unico nei maschi, mentre le femmine non vedono alcun cambiamento nella riduzione frazionale dopo l'esposizione dietetica a entrambe le dimensioni di plastica."

I ricercatori notano che inizialmente avevano ipotizzato che i cambiamenti registrati potessero derivare dal fatto che MPs e NPs creassero effettivamente una barriera fisica allo sviluppo normale del cuore. Ritengono anche che le "interazioni molecolari tra le plastiche e il cuore stesso" siano responsabili dei cambiamenti sessuali che hanno osservato, in particolare delle differenze nelle dimensioni del cuore nei maschi e nelle femmine.

Tuttavia, ammettono, "Il vero meccanismo alla base di questi cambiamenti osservati è sconosciuto, quindi ulteriori ricerche sono necessarie per identificare se l'esposizione a MPs e NPs interagisca con eventuali geni conservati nei mammiferi che potrebbero portare a disfunzioni cardiache."

Suggeriscono inoltre che ulteriori ricerche potrebbero includere una varietà di forme di plastica ingeribili, e che ulteriori studi dovrebbero concentrarsi anche nel individuare le specifiche modifiche molecolari che causano i disordini funzionali osservati.

'I dati di questo studio possono informare il settore sui potenziali cambiamenti ad altri organismi terrestri e aprono la porta a futuri studi che indaghino il meccanismo molecolare dietro questi cambiamenti e sottolineano l'importanza della ricerca sulla plastica su entrambi i sessi,' conclude il team.

Ulteriori informazioni:                                         Alyssa M. Hohman et al, Il cuore della plastica: utilizzo del modello della Drosophila per indagare gli effetti dei micro/nanoplastici sulla funzione cardiaca, Frontiers in Toxicology (2024). DOI: 10.3389/ftox.2024.1438061

© 2024 Science X Network