W niedawnym badaniu opublikowanym w Ekotoksykologia i Bezpieczeństwo Środowiskowe, Celem badaczy było zbadanie wpływu mikroplastików polistyrenowych na przebieg ciąży i metabolizm glukozy.

Badanie: Mikroplastiki polistyrenowe zakłócają homeostazę glukozy u matki i powodują niekorzystne skutki ciąży. Źródło zdjęcia: Sansoen Saengsakaorat/Shutterstock.com

Tło

W tym celu opracowali model mysi (myszy C57BL/6J) i podawali różne dawki mikroplastiku w okresie ciąży.

Aby wyjaśnić podstawowe mechanizmy i wpływ substancji zanieczyszczającej na zdrowie systemów modelowych, następnie przeprowadzili szereg analiz na gryzoniach, w tym analizy histologiczne, badania komórek krwi, badania biochemiczne, ilościowe reakcje łańcuchowe polimerazy w czasie rzeczywistym oraz badania immunohistochemiczne. testy.

Wyniki badania wykazały, że mikroplastiki polistyrenowe znacząco zakłócają metabolizm glukozy u ciężarnych myszy. Co więcej, zanieczyszczenia powiązano ze zwiększonym ryzykiem insulinooporności u chorych, co jest kluczową cechą cukrzycy ciążowej.

Niepokojące jest to, że wyższe dawki mikrodrobin plastiku niszczą integralność strukturalną łożyska, powodując w ten sposób śmierć wewnątrzmaciczną.

Cukrzyca ciążowa i niekorzystna rola mikroplastików

Cukrzyca ciążowa (GDM) to stan, w którym u osoby, która nie chorowała wcześniej na cukrzycę, w czasie ciąży rozwija się nienormalnie wysoki poziom cukru we krwi.

Jest to najczęstsze powikłanie związane z ciążą i wiąże się z niepożądanymi skutkami klinicznymi zarówno dla matek, jak i ich nienarodzonych dzieci, z których znaczna część ma charakter przewlekły, a niektóre mogą zagrażać życiu.

Biorąc pod uwagę częstość występowania i potencjalną ciężkość tej choroby, poddano ją szeroko zakrojonym badaniom, szczególnie w ostatnich dziesięcioleciach.

Naukowcy wiedzą obecnie, że GDM rozwija się, ponieważ komórki beta matki nie są w stanie przystosować się do zmian metabolicznych w czasie ciąży i objawia się różnym stopniem insulinooporności (IR), powodując niekorzystne skutki, w tym stan przedrzucawkowy, poród cesarski i nadciśnienie ciążowe.

Niestety przyczyny i czynniki ryzyka związane z GDM pozostają niejasne, ponieważ przypuszcza się, że czynniki genetyczne, zaawansowany wiek matki i zanieczyszczenia środowiska mogą wywołać lub zaostrzyć tę chorobę.

Mikroplastiki (MP) to drobne fragmenty plastiku, zwykle mniejsze niż 5 mm (do 1 μm) pochodzące z kilku źródeł (mikrokulki stosowane w przemyśle kosmetycznym, granulki żywicy tworzące prekursory tworzyw sztucznych, spływy produkcyjne i najczęściej degradacja środowiska większych przedmiotów z tworzywa sztucznego).

Spośród głównych typów MP, mikroplastiki polistyrenowe (PS-MP) są najbardziej rozpowszechnione i stanowią jedną z najbardziej wszechobecnych obecnie antropogenicznych substancji zanieczyszczających środowisko.

W kilku badaniach podkreślono zwiększone narażenie zwierząt (w tym ludzi) na te zanieczyszczenia, które są nieświadomie spożywane drogą pokarmową, oddechową i przez skórę.

Coraz liczniejsza literatura podkreśla szkody, jakie te zanieczyszczenia, szczególnie te mniejsze niż 1,5 µm, wywierają na narządy dotkniętych nimi organizmów.

Biorąc pod uwagę ich zwiększoną zależność od przyborów toaletowych, wentylacji oraz pakowanej żywności i wody – wszystkich znanych źródeł PS-MP – kobiety w ciąży mogą być narażone na znacznie większe narażenie na te zanieczyszczenia niż średnia światowa.

Poprzednie badania wykazały związek między PS-MP i IR w modelach mysich. Biorąc pod uwagę kluczową rolę IR w GDM, sugeruje to, że PS-MP mogą powodować istotne niekorzystne wyniki w ciąży poprzez zmieniony metabolizm glukozy. Jednak zjawisko to nie zostało dotychczas formalnie zbadane.

O badaniu

Celem niniejszego badania było zbadanie wpływu PS-MP na metabolizm glukozy u ssaków i wyniki kliniczne w czasie ciąży.

W tym celu 6-8-tygodniowe samice myszy C57BL/6J (n = 28) podzielono na cztery kohorty o różnej ekspozycji na duże MPs o wielkości 1 µm – Low MP (L-MPs; 0,1 mg/L), Medium MP (M-MP; 1 mg/L), wysokie MP (H-MP; 10 mg/L) i kontrole (woda dejonizowana). Po rozpoczęciu ciąży myszy poddano działaniu odpowiednich dawek MP przez 18 dni (dzień ciąży [GD] 0,5 do GD 18,5), a następnie uśmiercono.

Aby ustalić poziom wyjściowy dla zdolności próbek do regulowania poziomu glukozy we krwi, myszy głodzono w GD 10,5 i 15,5 i poddawano doustnemu testowi tolerancji glukozy (OGTT) w GD 11,5 i 16,5.

Próbki krwi, trzustki, wątroby, łożyska i płodu pobrano po uśmierceniu i poddano ważeniu współczynników narządów i dalszym testom.

Obejmowały one badanie hematologiczne (przeprowadzane przy użyciu automatycznego analizatora hemocytów), badania biochemiczne (w tym stężenie insuliny w surowicy) i ocenę histopatologiczną.

Aby wyjaśnić mechanizmy działania PS-MP, przeprowadzono dodatkowo barwienie kwasem nadjodowym-Schiffa (PAS), immunohistochemię (IHC) i ilościową reakcję łańcuchową polimerazy w czasie rzeczywistym (RT-qPCR).

Wyniki badań

Pomimo stopniowego zwiększania spożycia wody i pokarmu podczas ciąży, myszy w kohorcie H-MP wykazywały znacznie niższą średnią masę ciała niż w pozostałych kohortach. Niepokojące jest to, że tendencje te zaobserwowano również u płodów H-MP.

Badania histopatologiczne wykazały znaczne zmniejszenie masy wątroby i łożyska we wszystkich grupach narażenia (w porównaniu z grupą kontrolną), co wyjaśniało istotne uszkodzenie tkanek spowodowane przez PS-MP.

„Ponieważ myszy są zwierzętami wieloródkami, toksyczność reprodukcyjną myszy oceniano na podstawie szybkości wchłaniania zarodków. Wszystkie płody w grupie kontrolnej przeżyły, a w grupach narażonych na działanie leku odnotowano wysoki wskaźnik resorpcji zarodków. W GD18,5 ciało płodu i długość ogona zmniejszyła się w porównaniu z grupą kontrolną. Wyniki te sugerują, że PS-MP mogą powodować ograniczenie wzrostu płodu (FGR) i śmierć wewnątrzmaciczną.

Wyniki OGTT wykazały stopniowy wzrost nietolerancji glukozy, najbardziej widoczny w kohorcie H-MP, pomimo braku zmian w stężeniu insuliny w surowicy.

Analiza skrawków wątroby potwierdziła poważne uszkodzenie tkanki wątroby u myszy z kohorty narażenia, z odpowiadającym pogorszeniem czynności wątroby. Wreszcie testy biochemiczne i RT-qPCR ujawniły rozległy stres oksydacyjny w wątrobie i hamowanie szlaków sygnalizacji insuliny u myszy z kohorty narażenia.

Wnioski

Stwierdzono, że ekspozycja na PS-MP znacznie zwiększa stres oksydacyjny w wątrobie, aktywuje szlaki zapalne i hamuje szlaki sygnalizacji insuliny.

To z kolei objawiało się zaburzeniami IR i zaburzeniami metabolizmu glukozy u myszy z kohorty narażenia, co skutkowało poważną utratą masy ciała, uszkodzeniem narządów (szczególnie łożyska i wątroby), ograniczeniem wzrostu płodu (FGR), a w skrajnych przypadkach śmiercią wewnątrzmaciczną.

Niepokojące jest to, że kohorta H-MP (10 mg/l) jest reprezentatywna dla poziomów PS-MP w środowisku otoczenia, co prawdopodobnie stanowi niedoszacowanie narażenia ludzi na PS-MP podczas ciąży.

Dlatego też niniejsze badanie podkreśla negatywny wpływ polistyrenu i innych mikrodrobin plastiku na zdrowie ssaków oraz potrzebę natychmiastowych działań zapobiegających narażeniu matek na zanieczyszczenia, aby poprawić wyniki matki i płodu oraz zapobiec GDM i jej chorobom współistniejącym w populacjach wysokiego ryzyka.