果蠅攝入的微塑料和納米塑料會(huì)導(dǎo)致心臟大小和功能發(fā)生變化

塑料在我們?nèi)粘Ｊ褂玫漠a(chǎn)品中無(wú)處不在，最近的研究開(kāi)始揭示微塑料和納米塑料(MP和NP)對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物健康的影響。

迄今為止，許多關(guān)于塑料和納米顆粒對(duì)健康影響的研究都集中在海洋生物，尤其是魚(yú)類(lèi)上。一些早期研究調(diào)查了塑料對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)、蚯蚓、昆蟲(chóng)、人類(lèi)和其他哺乳動(dòng)物等陸地物種可能產(chǎn)生的毒性影響，但許多具體細(xì)節(jié)仍不清楚。

愛(ài)荷華州立大學(xué)的一組研究人員利用果蠅(Drosophila melanogaster)首次研究了 MP 和 NP 毒性對(duì)心臟的影響。該團(tuán)隊(duì)的研究成果發(fā)表在《毒理學(xué)前沿》雜志的一份簡(jiǎn)要研究報(bào)告中。

塑料問(wèn)題有多嚴(yán)重?

2017 年， Geyer 等人的一項(xiàng)研究估計(jì)，自 1950 年以來(lái)已生產(chǎn)了約 83 億公噸塑料;其中超過(guò) 49 億公噸塑料最終被送入垃圾填埋場(chǎng)或其他環(huán)境;而且，如果生產(chǎn)或廢物管理水平?jīng)]有變化，到 2050 年這一數(shù)字可能會(huì)增加到 12,000 公噸。

根據(jù)最近的研究，“美國(guó)每年產(chǎn)生約3600萬(wàn)噸廢塑料，其中大部分被排放到環(huán)境中并最終進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)。”

在這種背景下，由于心臟病已成為全球首要死亡原因，了解 MP 和 NP 暴露對(duì)心臟的影響變得緊迫。

研究與結(jié)果

果蠅心臟與脊椎動(dòng)物心臟在發(fā)育和衰老過(guò)程中的功能和遺傳變化相似。在這項(xiàng)新研究中，研究人員獲得了野生型果蠅幼蟲(chóng)，并將其分為對(duì)照組和兩個(gè)測(cè)試組。

他們給所有果蠅喂食玉米粉，從它們發(fā)育開(kāi)始直到成熟(化蛹)。兩個(gè)測(cè)試組的果蠅吃玉米粉，研究人員在其中添加了聚苯乙烯 MP(大于 100 納米且小于 5 毫米)或 NP(小于 100 納米)。

果蠅孵化五天后，研究人員從兩個(gè)測(cè)試組和對(duì)照組中各收集了大約 15 只果蠅，每種性別各 15 只。研究小組對(duì)果蠅進(jìn)行了麻醉，解剖了它們跳動(dòng)的心臟，并以每秒超過(guò) 200 幀的速度錄制了高速視頻以供分析。

在值得注意的結(jié)果中，分析表明，塑料暴露對(duì)雄性和雌性產(chǎn)生不同的結(jié)果。暴露于 MPs 和 NPs 的雌性果蠅的心率降低了 13%，而它們的心跳周期(心跳開(kāi)始和下一次心跳開(kāi)始之間的時(shí)間)則相應(yīng)增加。雄性果蠅沒(méi)有表現(xiàn)出這種變化，但喂食 MPs 的雄性果蠅表現(xiàn)出比喂食 NPs 的雄性果蠅和對(duì)照組雄性果蠅更大的變化性。

喂食 NPs 的雌性果蠅心臟尺寸(舒張直徑)增大，喂食 MPs 和 NPs 的雌性果蠅心臟舒張間隔增大。同時(shí)，喂食兩種尺寸塑料的雄性果蠅心臟尺寸出現(xiàn)舒張直徑和收縮直徑的顯著變化。

此外，研究人員寫(xiě)道：“與雌性不同，雄性果蠅的收縮期間隔 (SI) 時(shí)間和收縮分?jǐn)?shù)也會(huì)發(fā)生變化。暴露于 MP 的果蠅的總 SI 時(shí)間減少了 40%，而雌性果蠅則沒(méi)有變化。最后，暴露于 NP 的雄性果蠅的收縮分?jǐn)?shù)減少了 11%。這種現(xiàn)象只發(fā)生在雄性果蠅身上，因?yàn)榇菩怨壴陲嬍持薪佑|任何一種塑料后收縮分?jǐn)?shù)都沒(méi)有變化。”

為什么這很重要?

研究人員指出，他們最初假設(shè)，他們記錄到的變化可能是由于 MP 和 NP 實(shí)際上對(duì)正常心臟發(fā)育造成了物理障礙。他們還認(rèn)為，“塑料和心臟本身之間的分子相互作用”是他們觀察到的兩性異形變化的原因，尤其是男性和女性心臟大小的差異。

然而，他們承認(rèn)，“這些觀察到的變化背后的真正機(jī)制尚不清楚，因此需要進(jìn)一步研究以確定接觸 MP 和 NP 是否會(huì)與任何可能導(dǎo)致心臟功能障礙的哺乳動(dòng)物保守基因相互作用。”

他們還建議，進(jìn)一步的研究可以包括各種可攝入的塑料形狀，并且進(jìn)一步的研究還應(yīng)側(cè)重于查明導(dǎo)致觀察到的功能障礙的具體分子變化。

研究小組總結(jié)道：“這項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)可以為其他陸地生物的潛在變化提供信息，并為未來(lái)研究這些變化背后的分子機(jī)制打開(kāi)大門(mén)，并強(qiáng)調(diào)了研究?jī)尚缘乃芰系闹匾浴?rdquo;

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