Обычная пластиковая добавка вредит ДНК и хромосомам31.01.2025 Химические вещества для пластика могут нанести вред ДНК, поскольку новое исследование показывает, как добавки нарушают формирование яиц нематод, что предполагает риск для репродуктивного здоровья человека.
Несмотря на их полезность, предметы первой необходимости — косметика, упаковка для пищевых продуктов, пластмассы - могут содержать химические вещества, разрушающие эндокринную систему (EDC). Эти незаметные захватчики могут проникать в организм через кожу, вдыхание и проглатывание, незаметно вызывая проблемы со здоровьем.
Возьмем, к примеру, бензилбутилфталат (BBP). Эта добавка делает пластиковые изделия гибкими и долговечными, но воздействие BBP может нарушить гормональный баланс и нанести ущерб репродуктивному здоровью человека. В то время как исследования на животных указывают на его влияние на развитие яйцеклеток и ранних эмбрионов, влияние BBP на самые ранние стадии мейоза остается в значительной степени недостаточно изученным.
![]()
Это побудило Монику Колайаково, молекулярного и клеточного биолога из Гарвардской медицинской школы, изучить влияние BBP на ранние стадии размножения у Caenorhabditis elegans. Выводы ее команды, опубликованные в PLOS Genetics, демонстрируют, что воздействие уровней BBP, сопоставимых с теми, которые обнаружены у людей, вызывает разрывы цепей ДНК у C. elegans, в результате чего образуются яйцеклетки с неправильным количеством хромосом. Эти сведения дают более подробное представление о ранних проявлениях воздействия BBP и его последствиях для размножения животных.
Большинство C. elegans являются гермафродитами, способными к самооплодотворению, обычно производя потомство-гермафродита с двумя Х-хромосомами. Мужчины с их единственной Х-хромосомой возникают из-за ошибок при разделении Х-хромосом и составляют всего 0,1-0,2 процента популяции. Колайаково стремился понять, как EDC влияют на этот процесс и на долю самцов в популяции червей.
Многие EDC проявляют немонотонную реакцию на дозу, когда зависимость между дозой и эффектом нелинейна — более высокая доза не всегда дает более сильный эффект. Чтобы изучить это, исследователи использовали высокопроизводительный метод для скрининга различных доз BBP — 1, 10, 100 и 500 мкм — чтобы определить, какая доза вызвала ошибки в неразрыве Х-хромосомы или разделении через 24 часа. Для анализа более низких доз воздействия они использовали червей с мутацией в гене коллагена кутикулы, что облегчает проникновение соединений EDC в организм червя.
Для своих экспериментов исследователи отобрали червей на поздней личиночной стадии, непосредственно перед достижением зрелости, которая соответствует пику репродуктивной активности. Чтобы отследить мужские эмбрионы, исследователи пометили червей зеленым флуоресцентным белком (GFP), контролируемым специфичным для мужчины промотором, а затем использовали проточную цитометрию для сортировки эмбрионов. Они обнаружили, что 10 мкм — это наименьшая доза BBP, которая вызывает наибольший эффект отсутствия разрыва Х-хромосомы, что увеличивает мужское потомство у C. elegans.
“Если вы вмешиваетесь в мейоз, частота, с которой эти Х-хромосомы не будут делиться должным образом, значительно возрастает”, - объяснил Колайаково. “У многих мейотических мутантов вместо 0,2 процента самцов получается 30-40 процентов самцов. Итак, это очень легко увидеть”, - сказала она.
Используя масс-спектрометрию, исследователи обнаружили, что C. elegans метаболизирует BBP аналогично человеческому, расщепляя BBP на два основных метаболита. Основываясь на эксперименте "дозозависимость", команда исследовала 10 и 100 мкм на предмет физиологически значимых уровней BBP в червях. Всего лишь доза 10 мкм привела к повышению концентрации BBP и метаболитов, сопоставимых с уровнями, о которых сообщалось ранее, в моче беременных женщин, образцах пуповины и амниотической жидкости.
Чтобы приблизить изменения в организации хромосом во время мейоза, исследователи использовали окрашивания белков, повреждающих ядерную мембрану и ДНК, для отслеживания поведения ядер. Поскольку эти события обычно происходят своевременно, любые задержки могут указывать на дефекты в этом процессе. “В этом случае мы увидели, что у вас сохранились эти ядра. Мы называем их ‘отстающими’, потому что они отстают”, - сказал Колайаково. “Затем, на очень позднем этапе мейотической профазы, они все еще передают сигнал [в ядра], который уже должен был исчезнуть”. Это застопорившееся развитие мейоза совпало с активацией контрольной точки повреждения ДНК, вызванной образованием двухцепочечного разрыва, что приводит к таким дефектам, как истирание и фрагментация хромосом. Следовательно, это привело к увеличению эмбриональной летальности.
Поскольку воздействие BBP увеличивает гибель зародышевых клеток и нарушает целостность хромосом, она попыталась идентифицировать гены, связанные с этим процессом. Используя секвенирование РНК, они идентифицировали 344 гена, которые были дифференциально экспрессированы у червей, подвергшихся воздействию 10 мкм BBP. Среди тех, у кого снижена регуляция, были гены, имеющие решающее значение для процессов внеклеточного матрикса и целостности яйцеклетки.
“Что нас очень поразило, когда мы изучали эти гены, так это то, что они предположили, что может иметь место активация реакции на окислительный стресс”, - сказал Колайаково. Чтобы копнуть глубже, команда использовала штамм C. elegans, несущий флуоресцентную метку, связанную с репортером окислительного стресса. При анализе клеток зародышевой линии команда наблюдала увеличение флуоресценции - признак того, что воздействие BBP усиливает окислительный стресс. Усиление стресса привело к повреждению ДНК, нарушило целостность генома и точность разделения хромосом при мейозе.
Патрик Аллард, специалист по биологии развития из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который не принимал участия в этом исследовании, отметил, что BBP, как известно, вызывает окислительный стресс, связанный с репродуктивной токсичностью, но “Эта статья идет дальше, рассматривая конкретные стадии дифференцировки зародышевых клеток и предоставляя подробную информацию о процессе мейотической рекомбинации и о том, как на него влияет воздействие BBP”.
Колайаково планирует изучить влияние BBP на мужскую зародышевую линию и определить, влияет ли половой диморфизм на репродуктивное здоровье. “Существует совершенно другое захватывающее новое направление, и это было то, что вы не обязательно можете предсказать, и поэтому мы были очень рады увидеть это и попытаться понять, почему это происходит”, - сказала она.
“Это исследование дает вам некоторое представление о механизме и служит дополнительной информацией, чтобы люди могли принимать более обоснованные решения на основе этой работы, пытаться увидеть, что может содержаться в конкретном продукте, который они используют, и, возможно, выбрать альтернативу”, - отметил Колайаково.
Источник: TheScientist
Комментарии:Пока комментариев нет. Станьте первым! |