Исследование, проведенное под руководством профессора Юн Хак Кима из Пусанского национального университета, раскрыло тревожное влияние полистирольных наночастиц на развитие эритроцитов у эмбрионов данио-рерио (zebrafish). Результаты, опубликованные в журнале Zoological Research, демонстрируют, что наночастицы пластика нарушают нормальное созревание красных кровяных клеток.
Полистирол широко используется в упаковочной промышленности, однако до недавнего времени влияние его наночастиц на живые организмы оставалось малоизученным. Особенно мало было известно о том, как эти частицы могут воздействовать на процесс кроветворения.
Ключевым открытием исследования стало обнаружение значительных изменений в составе красных кровяных клеток у эмбрионов, подвергшихся воздействию наночастиц. У них наблюдалось увеличение количества незрелых эритроцитов при одновременном снижении числа зрелых клеток, что указывает на серьезное нарушение процесса созревания крови.
Для понимания молекулярных механизмов этого явления ученые применили одноклеточное РНК-секвенирование, которое выявило существенные изменения в экспрессии генов. Исследователи обнаружили аномальное накопление общих миелоидных предшественников (CMP) и нарушение синтеза гема из-за подавления экспрессии ключевых генов. Масс-спектрометрический анализ подтвердил значительное снижение уровня гемина, что напрямую влияет на способность эритроцитов переносить кислород.
Особое внимание в исследовании было уделено влиянию наночастиц на синтез белка. Ученые зафиксировали снижение экспрессии гена rps7, играющего важную роль в процессе синтеза белка. Последующие эксперименты с подавлением этого гена подтвердили его значимость: у эмбрионов с подавленным геном rps7 наблюдались лицевые деформации и снижение количества эритроцитов, что соответствовало эффектам воздействия наночастиц.
«Наше исследование показывает, что полистирольные наночастицы могут вмешиваться в нормальное развитие красных кровяных клеток у эмбрионов данио-рерио», — отмечает профессор Ким. «Полученные результаты позволяют предположить, что наночастицы пластика в окружающей среде могут нарушать формирование эритроцитов и транспорт кислорода у водных видов».
Особую тревогу вызывает тот факт, что концентрации наночастиц, использованные в исследовании (0,1–10 мкг/мл), сопоставимы с уровнями, обнаруживаемыми в естественных водоемах. Это означает, что водные организмы в природе уже могут испытывать подобные нарушения кроветворения.
«По мере того как мы узнаем больше о биологических эффектах наночастиц пластика, становится необходимым пересмотреть подходы к управлению пластиковыми отходами и исследовать более безопасные материалы», — подчеркивает профессор Ким.
Данное исследование подчеркивает важность дальнейшего изучения воздействия наночастиц пластика на клеточном уровне для понимания долгосрочных экологических последствий и влияния на здоровье водных организмов. Результаты также указывают на необходимость более строгого регулирования использования наночастиц пластика, особенно полистирола, в промышленности.
Изображение носит иллюстративный характер
Полистирол широко используется в упаковочной промышленности, однако до недавнего времени влияние его наночастиц на живые организмы оставалось малоизученным. Особенно мало было известно о том, как эти частицы могут воздействовать на процесс кроветворения.
Ключевым открытием исследования стало обнаружение значительных изменений в составе красных кровяных клеток у эмбрионов, подвергшихся воздействию наночастиц. У них наблюдалось увеличение количества незрелых эритроцитов при одновременном снижении числа зрелых клеток, что указывает на серьезное нарушение процесса созревания крови.
Для понимания молекулярных механизмов этого явления ученые применили одноклеточное РНК-секвенирование, которое выявило существенные изменения в экспрессии генов. Исследователи обнаружили аномальное накопление общих миелоидных предшественников (CMP) и нарушение синтеза гема из-за подавления экспрессии ключевых генов. Масс-спектрометрический анализ подтвердил значительное снижение уровня гемина, что напрямую влияет на способность эритроцитов переносить кислород.
Особое внимание в исследовании было уделено влиянию наночастиц на синтез белка. Ученые зафиксировали снижение экспрессии гена rps7, играющего важную роль в процессе синтеза белка. Последующие эксперименты с подавлением этого гена подтвердили его значимость: у эмбрионов с подавленным геном rps7 наблюдались лицевые деформации и снижение количества эритроцитов, что соответствовало эффектам воздействия наночастиц.
«Наше исследование показывает, что полистирольные наночастицы могут вмешиваться в нормальное развитие красных кровяных клеток у эмбрионов данио-рерио», — отмечает профессор Ким. «Полученные результаты позволяют предположить, что наночастицы пластика в окружающей среде могут нарушать формирование эритроцитов и транспорт кислорода у водных видов».
Особую тревогу вызывает тот факт, что концентрации наночастиц, использованные в исследовании (0,1–10 мкг/мл), сопоставимы с уровнями, обнаруживаемыми в естественных водоемах. Это означает, что водные организмы в природе уже могут испытывать подобные нарушения кроветворения.
«По мере того как мы узнаем больше о биологических эффектах наночастиц пластика, становится необходимым пересмотреть подходы к управлению пластиковыми отходами и исследовать более безопасные материалы», — подчеркивает профессор Ким.
Данное исследование подчеркивает важность дальнейшего изучения воздействия наночастиц пластика на клеточном уровне для понимания долгосрочных экологических последствий и влияния на здоровье водных организмов. Результаты также указывают на необходимость более строгого регулирования использования наночастиц пластика, особенно полистирола, в промышленности.
