Mikro- och nanoplastik som förtärts av Drosophila orsakar förändringar i hjärtstorlek och funktion

23 augusti 2024 inslag

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och policyer. Redaktörer har markerat följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

faktagranskad

pålitlig källa

korrekturläs

av Stephanie Baum, Phys.org

Plast finns överallt i produkter vi använder varje dag, och nyare studier har börjat avslöja effekterna av mikro- och nanoplaster (MP och NP) på människors och djurs hälsa.

Mycket forskning om hälsoeffekterna av MP och NP har hittills fokuserat på marint liv, särskilt fisk. Några tidiga studier har undersökt möjliga toxiska effekter av plast på landlevande arter som fåglar, daggmaskar, insekter, människor och andra däggdjur, men otaliga detaljer är fortfarande okända.

Ett team av forskare från Iowa State University, som använder fruktflugor (Drosophila melanogaster), har nu gjort den första undersökningen av effekterna av MP- och NP-toxicitet på hjärtat. Teamets arbete publiceras i en Brief Research Report in Frontiers in Toxicology.

Under 2017 uppskattade en studie av Geyer et al att cirka 8 300 miljoner ton plast hade producerats sedan 1950; att mer än 4 900 miljoner ton av den plasten hade hamnat på deponier eller någon annanstans i miljön; och att utan någon förändring av produktions- eller avfallshanteringsnivåer, kan den siffran öka till 12 000 ton år 2050.

Enligt nyare forskning genereras ungefär 36 miljoner ton plastavfall i USA varje år, varav de flesta släpps ut i miljön och slutar på deponier.

Mot denna bakgrund, och med hjärtsjukdomar som den främsta dödsorsaken i världen, blir det brådskande att förstå effekterna av MP- och NP-exponering på hjärtat.

Drosophila-hjärtan och ryggradshjärtan liknar varandra med avseende på funktionella och genetiska förändringar under utveckling och åldrande. För denna nya studie erhöll forskarna vildtyp Drosophila fluglarver och delade upp dem i en kontrollgrupp och två testgrupper.

De gav alla flugorna en diet med majsmjöl från början av deras utveckling tills de nådde mognad (pupation). Flugor i de två testgrupperna fick majsmjöl som forskarna tillsatte polystyren MPs (större än 100 nm och mindre än 5 mm) eller NPs (mindre än 100 nm).

Fem dagar efter att flugorna kläckts samlade forskarna in cirka 15 flugor av varje kön från var och en av de två testgrupperna och kontrollgruppen. Teamet sövde flugorna, dissekerade deras bankande hjärtan och spelade in höghastighetsvideo med över 200 bilder/sekund för analys.

Bland de anmärkningsvärda resultaten indikerar analysen att plastexponering ger olika resultat hos män och kvinnor. Hjärtfrekvensen hos flughonor som exponerats för både MP och NP minskade med 13 %, medan deras hjärtperioder (tiden mellan början av ett hjärtslag och början av nästa hjärtslag) ökade i motsvarande grad. Hanflugor uppvisade inte denna förändring, men hanar som matades med MP uppvisade större variation än de som matades med NP:er och de i kontrollgruppen.

Hos kvinnliga flugor som matades med NP ökade hjärtstorleken (diastolisk diameter) och diastoliska intervall ökade hos honor som matades med både MP och NP. Samtidigt uppvisade hjärtstorlekar hos flugor som matades båda storlekarna av plast signifikanta förändringar av diastoliska och systoliska diametrar.

Dessutom skriver forskarna, "Till skillnad från honor ser hanflugor också förändringar i systoliskt intervall (SI) tid och fraktionerad förkortning. Den totala SI-tiden minskar med 40 % för flugor som exponeras för parlamentsledamöter medan flughonor inte ser någon förändring. Slutligen upplever män som exponeras för NP en 11% minskning av fraktionerad förkortning. Detta fenomen är unikt för män, eftersom honor inte ser någon förändring till fraktionerad förkortning efter exponering för någon av plaststorlekarna i kosten.

Forskarna noterar att de initialt hade en hypotes om att förändringarna de registrerade kan ha varit resultatet av att MP och NP faktiskt skapade en fysisk barriär för normal hjärtutveckling. De tror också att "molekylära interaktioner mellan plasten och själva hjärtat" är ansvariga för de sexuellt dimorfa förändringar de observerade, särskilt skillnaderna i manliga och kvinnliga hjärtstorlekar.

Men de erkänner, "Den verkliga mekanismen bakom dessa observerade förändringar är okänd, och så ytterligare forskning behövs för att identifiera om exponering för MP och NP interagerar med några konserverade däggdjursgener som kan leda till hjärtdysfunktion."

De föreslår också att ytterligare forskning kan inkludera en mängd olika intagbara plastformer, och att ytterligare forskning också bör fokusera på att lokalisera de specifika molekylära förändringarna som orsakar de observerade funktionella störningarna.

"Data från denna studie kan informera fältet om potentiella förändringar av andra landlevande organismer och öppnar dörren för framtida studier som undersöker den molekylära mekanismen bakom dessa förändringar och understryker vikten av forskning inom plast på båda könen", avslutar teamet.