Впоследние годы в воде, почве, воздухе, водных организмах и организме человека регулярно обнаруживаются мелкие частицы пластика, от микро- до наноразмеров. По мере роста обеспокоенности их потенциальным воздействием на окружающую среду и здоровье человека исследователи пытаются выяснить, насколько токсичными могут быть эти частицы пластика для живых систем.

Хотя исследования загрязнения морской среды пластиком показали, как микропластик проникает в водные организмы, накапливается в жабрах и вызывает повреждения клеток и иммунные реакции, остаётся много вопросов о его влиянии на здоровье клеток и тканей.

Специалист по биоинформатике Юн Хак Ким из Пусанского национального университета исследует, как наночастицы полистирола, которые часто встречаются в одноразовых пакетах и крышках для бутылок, влияют на развитие эритроцитов (красных кровяных телец) у рыбок данио-рерио. В своём новом исследовании, опубликованном в Zoological Research, он и его команда обнаружили, что наночастицы нарушают нормальное развитие эритроцитов у рыбок данио-рерио. Это привело к увеличению количества незрелых эритроцитов с низким содержанием гема, что, вероятно, ухудшает перенос кислорода. Полученные результаты свидетельствуют о вредном воздействии нанопластика на рыбок данио-рерио и подчёркивают необходимость более тщательных исследований их более масштабных экологических последствий и влияния на здоровье.

Чтобы изучить воздействие полистироловых наночастиц на рыбок данио, исследователи поместили полностью вылупившихся рыбок данио через 72 часа после оплодотворения в растворы полистироловых наночастиц. Концентрация варьировалась от 0,1 до 10 мкг/мл, что соответствует уровню, наблюдаемому в природной воде и морской среде.

Личинки рыбок данио, подвергшиеся воздействию 10 мкг/мл наночастиц полистирола, показали значительное накопление в кишечнике, но не продемонстрировали серьёзных морфологических изменений. Однако микроскопическое исследование выявило незначительные эффекты, в том числе увеличение расстояния между глазами и повышение частоты сердечных сокращений.

Для дальнейшего изучения команда сравнила популяции клеток у контрольной и подвергшейся воздействию наночастиц рыбок данио и обнаружила заметное снижение популяции эритроцитов у обработанных рыбок, что указывает на нарушение выработки эритроцитов. Команда подтвердила это, введя рыбкам краситель о-дианизидин для визуализации клеток, содержащих гемоглобин, таких как эритроциты.

Исследователи также отметили, что в уменьшенной популяции эритроцитов содержалось больше незрелых клеток крови, которые переносят меньше кислорода. С помощью секвенирования РНК отдельных клеток они обнаружили, что наночастицы полистирола также нарушают синтез гема, подавляя ключевые гены и ослабляя способность эритроцитов переносить кислород. Эти результаты были подтверждены с помощью масс-спектрометрии, которая выявила значительное снижение уровня гемина, конечного продукта синтеза гема, у рыбок данио, подвергшихся воздействию.

Пострадал не только гем, но и исследователи заметили снижение экспрессии связанных с трансляцией путей в процессе развития эритроцитов, в частности, гена рибосомного белка S7 (rps7). Чтобы подтвердить роль rps7, команда провела эксперименты по нокдауну, которые привели к уменьшению количества эритроцитов у рыбок данио. Эти результаты позволяют предположить, что наночастицы полистирола нарушают механизм синтеза белка, необходимый для развития эритроцитов у рыбок данио.

«По мере того, как мы узнаём больше о биологических эффектах нанопластика, становится необходимым переосмыслить подход к утилизации пластиковых отходов и изучить более безопасные материалы», — сказал Ким в пресс-релизе.

Автор: Лаура Тран, доктор философии