В последние годы в воде, почве, воздухе, водных организмах и человеке регулярно обнаруживаются мелкие частицы пластика, от микро- до наноразмеров. По мере роста опасений по поводу их потенциального воздействия на окружающую среду и здоровье человека исследователи пытаются выяснить, насколько токсичными могут быть эти частицы пластика для живых систем.

Хотя исследования, посвящённые пластиковому загрязнению морской среды, показывают, 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 обычно содержатся в одноразовых пакетах и крышках для бутылок, влияют на развитие эритроцитов (красных кровяных телец) у рыбок данио. В своём новом исследовании, опубликованном в Zoological Research, он и его команда обнаружили, что наночастицы нарушают нормальное развитие эритроцитов у рыбок данио. Это приводит к увеличению количества незрелых эритроцитов с низким содержанием гема, что, вероятно, ухудшает перенос кислорода. Полученные результаты указывают на вредное воздействие нанопластика на рыбок данио и подчеркивают необходимость более тщательного изучения его более широких экологических последствий и влияния на здоровье.

Чтобы изучить влияние полистирольных наночастиц на рыбок данио, исследователи помещали полностью вылупившихся рыбок данио через 72 часа после оплодотворения в растворы с полистирольными наночастицами. Концентрация варьировалась от 0,1 до 10 мкг/мл, чтобы соответствовать уровню, наблюдаемому в естественной водной и морской среде.

Личинки рыбок данио, подвергшиеся воздействию полистирольных наночастиц в концентрации 10 мкг/мл, продемонстрировали значительное накопление в кишечнике, но не показали 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 группы и у рыбок данио, подвергшихся воздействию наночастиц, и обнаружила заметное снижение количества эритроцитов у обработанных рыбок, что указывает на нарушение выработки эритроцитов. Команда подтвердила это, введя рыбкам о-дианизидиновое контрастное вещество для визуализации клеток, содержащих гемоглобин, таких как эритроциты.

Исследователи также отметили, что в популяции эритроцитов с пониженным содержанием гемоглобина выше доля незрелых клеток крови, которые переносят меньше кислорода. С помощью секвенирования РНК отдельных клеток они обнаружили, что полистирольные наночастицы 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 распада гема, у подвергшихся воздействию наночастиц рыбок данио.

Пострадал не только гем, но и исследователи также заметили снижение экспрессии путей, связанных с трансляцией, в процессе развития эритроцитов, в частности в гене рибосомного белка S7 (rps7). Чтобы подтвердить роль rps7, команда провела эксперименты с нокдауном, которые привели к уменьшению количества эритроцитов у рыбок данио. Эти результаты свидетельствуют о том, что полистирольные наночастицы разрушают механизм синтеза белка, необходимый для развития эритроцитов у рыбок данио.

«По мере того как мы всё больше узнаём о биологических эффектах нанопластика, становится необходимым переосмыслить обращение с пластиковыми отходами и искать более безопасные материалы», — сказал Ким в пресс-релизе.