Исследование на рыбках данио показало влияние нанопластиков на созревание эритроцитов

Полистирольные наночастицы широко используются в упаковке, но их влияние на организмы неясно. До сих пор было мало известно о том, как они влияют на развитие клеток крови.

Исследование под руководством профессора Юн Хак Кима из Национального университета Пусан, опубликованное в Zoological Research, изучает, как полистирольные наночастицы влияют на развитие эритроцитов (RBC) у эмбрионов рыбок данио.

Эритроциты необходимы для переноса кислорода по всему телу. В этом исследовании эмбрионы данио, подвергнутые воздействию полистирольных наночастиц, показали увеличение количества незрелых RBC и уменьшение зрелых RBC. Это говорит о том, что наночастицы нарушают нормальное созревание клеток крови.

«Наше исследование показывает, что полистирольные наночастицы могут мешать нормальному развитию эритроцитов у эмбрионов данио. Эти выводы поднимают важные вопросы о более широком влиянии воздействия нанопластиков на формирование клеток крови», — комментирует профессор Ким.

Исследовательская группа использовала секвенирование РНК единичных клеток (single-cell RNA sequencing) для изучения изменений в экспрессии генов, связанных с развитием RBC. Они обнаружили, что воздействие полистирольных наночастиц нарушало процесс созревания незрелых клеток крови в функциональные RBC. В частности, наблюдалось накопление общих миелоидных предшественников (common myeloid progenitors, CMPs) — клеток крови на ранней стадии.

Дальнейшие исследования показали, что полистирольные наночастицы нарушают синтез гема, подавляя ключевые гены, тем самым снижая кислород-транспортную способность RBC. Это было подтверждено масс-спектрометрией, которая выявила значительное снижение уровня гемина у подвергшихся воздействию эмбрионов.

Исследование также показало, что полистирольные наночастицы влияли на общее производство белков в RBC, в частности снижая экспрессию гена rps7, участвующего в синтезе белка. Чтобы подтвердить роль rps7, команда провела эксперименты с нокдауном гена, что привело к лицевым мальформациям и уменьшению количества RBC у эмбрионов данио. Эти результаты указывают, что наночастицы нарушают белковый синтез, необходимый для развития RBC.

Выводы исследования имеют важные экологические последствия. Испытанные концентрации полистирольных наночастиц (0.1–10 µg/mL) сопоставимы с уровнями, обнаруженными в природных водных источниках, что позволяет предположить, что водные организмы уже могут испытывать аналогичные нарушения.

«Наши результаты позволяют предположить, что нанопластики в окружающей среде могут нарушать образование эритроцитов и транспорт кислорода у водных видов», — говорит профессор Ким.

Это исследование подчеркивает необходимость более строгих правил в отношении нанопластиков, особенно полистирола.

«По мере того как мы узнаем больше о биологических эффектах нанопластиков, становится важным пересмотреть управление пластиковыми отходами и изучить более безопасные материалы», — добавляет профессор Ким.

Исследование профессора Кима и его коллег подчеркивает важность продолжения изучения эффектов нанопластиков на клеточном уровне, чтобы лучше понять их долгосрочные экологические последствия и последствия для здоровья.