Mikro- i nanoplastiki połknięte przez Drosophila powodują zmiany w wielkości i funkcjonowaniu serca

23 sierpnia 2024 cecha

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym oraz politykami Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy, dbając o wiarygodność treści:

• sprawdzone pod względem faktów
• zaufane źródło
• skorygowane

autorstwo: Stephanie Baum , Phys.org

Plastik jest wszechobecny w produktach, których codziennie używamy, a ostatnie badania zaczęły ujawniać efekty mikro- i nanoplastików (MPs i NPs) na zdrowie ludzi i zwierząt.

Większość badań dotyczących zdrowotnych skutków MPs i NPs koncentrowała się dotychczas na życiu morskim, zwłaszcza rybach. Kilka wstępnych badań dotyczyło ewentualnych toksycznych skutków plastiku na gatunki lądowe, takie jak ptaki, dżdżownice, owady, ludzie i inne ssaki, ale wiele szczegółów pozostaje nieznanych.

Zespół badaczy z Uniwersytetu Stanow Iowa, korzystając z much owocowych (Drosophila melanogaster), przeprowadził teraz pierwsze badanie wpływu toksyczności MPs i NPs na serce. Praca zespołu została opublikowana w krótkim raporcie badawczym w Frontiers in Toxicology.

W 2017 roku badanie przeprowadzone przez Geyera i in. szacowało, że od 1950 roku wyprodukowano około 8 300 milionów ton plastiku; że ponad 4 900 milionów ton tego plastiku trafiło na wysypiska śmieci lub gdziekolwiek indziej w środowisku; i że przy braku zmian pod względem produkcji czy poziomów zarządzania odpadami, ta liczba mogłaby wzrosnąć do 12 000 ton do 2050 roku.

Zgodnie z bardziej niedawnymi badaniami, 'W Stanach Zjednoczonych rocznie powstaje około 36 milionów ton odpadowych tworzyw sztucznych, z których większość jest wypuszczana do środowiska i trafia na wysypiska.'

W takim kontekście, mając na uwadze, że choroby serca są główną przyczyną zgonów na całym świecie, zrozumienie skutków ekspozycji na MPs i NPs na serce staje się pilne.

Serce muchy Drosophila oraz serce kręgowców są podobne pod względem zmian funkcjonalnych i genetycznych podczas rozwoju i starzenia się. W ramach tego nowego badania, badacze pozyskali larwy muchy Drosophila dzikiego typu i podzielili je na grupę kontrolną oraz dwie grupy testowe.

Wszystkim muchom podawano dietę z mąki kukurydzianej od początku ich rozwoju aż do momentu osiągnięcia dojrzałości (wykorzystka). Muchy w dwóch grupach testowych otrzymywały mąkę kukurydzianą do której badacze dodawali plastikowe MPs (większe niż 100 nm i mniejsze niż 5 mm) lub NPs (mniejsze niż 100 nm).

Pięć dni po wykluciu się much z jaj, badacze zebrali około 15 much każdej płci z obu grup testowych oraz z grupy kontrolnej. Zespół narkotyzował muchy, rozpruwając ich bijące serca, a następnie rejestrowali wideo z prędkością ponad 200 klatek na sekundę w celu analizy.

Wśród istotnych wyników analiza wskazuje, że ekspozycja na plastik wywołuje różne efekty w przypadku samców i samic. Częstość skurczów serca samic narażonych na MPs i NPs zmniejszyła się o 13%, podczas gdy ich okres serca (czas między początkiem skurczu a początkiem następnego skurczu) odpowiednio wzrósł. Samce nie wykazywały tego rodzaju zmian, ale samce, którym podawano MPs, wykazywały większą zmienność w porównaniu do samców, którym podawano NPs oraz do much z grupy kontrolnej.

U samic karmionych NPs, wielkość serca (średnica rozkurczu) wzrosła, a odstępy rozkurczowe zwiększyły się u samic karmionych zarówno MPs, jak i NPs. Tymczasem serca samców karmionych oboma rozmiarami plastiku wykazywały znaczące zmiany w średnicach rozkurczowych i skurczowych.

Ponadto badacze piszą, 'W przeciwieństwie do samic, samce much również doświadczyły zmian w czasie interwału skurczowego (SI) oraz skracania frakcyjnego. Całkowity czas SI jest zredukowany o 40% u much narażonych na MPs, podczas gdy samiczne muchy nie widzą zmian. W rezultacie samce narażone na NPs doświadczają 11% redukcji skracania frakcyjnego. Ten fenomen jest unikalny dla samców, ponieważ samice nie doświadczają żadnych zmian w skracaniu frakcyjnym po spożyciu żadnego z rozmiarów plastiku.'

Badacze zauważają, że początkowo przypuszczali, że zaobserwowane zmiany mogły wynikać z faktu, że MPs i NPs faktycznie tworzą fizyczną barierę dla normalnego rozwoju serca. Uważają również, że 'molekularne interakcje między plastikami a samym sercem' są odpowiedzialne za zauważalne zmiany o charakterze płciowym, zwłaszcza różnice w wielkości serca u samców i samic.

Jednakże, zauważają, 'Prawdziwy mechanizm stojący za tymi zaobserwowanymi zmianami jest nieznany, więc konieczne jest dalsze badanie, aby określić, czy ekspozycja na MPs i NPs oddziałuje na żadne konserwujące się u ssaków geny, które mogą prowadzić do dysfunkcji serca.'

Wskazują również, że dalsze badania mogą obejmować różne kształty plastiku dostępnego do spożycia, a dalsze badania powinny również skupić się na określeniu konkretnych zmian molekularnych, które powodują zaobserwowane zaburzenia funkcjonalne.

'Dane z tego badania mogą dostarczyć informacji na temat potencjalnych zmian u innych organizmów lądowych i otwierają drogę do przyszłych badań nad molekularnym mechanizmem tych zmian, podkreślając znaczenie badań nad tworzywem sztucznym u obu płci,' podsumowuje zespół. Więcej informacji: Alyssa M. Hohman et al, Serce plastiku: wykorzystanie modelu muchy owocowej do badania wpływu mikro/nanoplastików na funkcję serca, Frontiers in Toxicology (2024). DOI: 10.3389/ftox.2024.1438061 © 2024 Sieć Science X