نحوه تعامل میکرو (نانو) پلاستیک با میکروبیوتای روده انسان


در مطالعه اخیر منتشر شده در بیوتکنولوژی میکروبی ژورنال، محققان اثرات سلامت میکرو (نانو) پلاستیک و محصولات تخریب شده آنها را بر میکروبیوم روده بررسی کردند.

پیامدهای زباله های پلاستیکی بر محیط زیست و سلامت انسان، حیوانات و گیاهان به عنوان یک نگرانی جهانی افزایش یافته است و میکرو (نانو)پلاستیک ها (MNPs) به عنوان تمرکز اصلی عمل می کنند. وجود MNPs در زنجیره غذایی منجر به افزایش مصرف انسان شده است. آنها در اکثر دسته های مواد غذایی مصرفی، قابل شرب و حتی مدفوع انسان شناسایی شده اند. بنابراین، مصرف خوراکی راه اصلی قرار گرفتن در معرض MNP است. علاوه بر این، دستگاه گوارش، به ویژه روده، به طور منظم با این ذرات ریز تعامل دارد.

مطالعه: میکروبیوتای روده، کلیدی برای درک پیامدهای سلامت میکرو (نانو) پلاستیک ها و تجزیه زیستی آنها.  اعتبار تصویر: chayanuphol / Shutterstockمطالعه: میکروبیوتای روده، کلیدی برای درک پیامدهای سلامت میکرو (نانو) پلاستیک ها و تجزیه زیستی آنها. اعتبار تصویر: chayanuphol / Shutterstock

تاثیر MNP ها بر میکروبیوتای روده

در طول دو دهه گذشته، اهمیت روابط میکروبیوم روده-میزبان به طور فزاینده ای شناخته شده است، با شواهد علمی که عملکرد مرکزی میکروبیوتای روده را در رشد مناسب میزبان، با پیامدهایی برای فیزیولوژی میزبان و حفظ سلامت نشان می دهد. نکته مهم این است که میکروبیوتای روده به عنوان یک “ارگان” در معرض تغییرات محیطی و ضربه به عنوان اولین خط دفاعی در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، MNP ها می توانند مستقیماً به روده نفوذ کرده و در روده جمع شوند. از این رو، برخی از حیواناتی که به عنوان موجودات کامل مصرف می شوند، می توانند ناقل مهمی برای بلع MNPs توسط انسان باشند.

تغییرات در میکروبیوم گونه های آبزی ناشی از MNP ها

مطالعات نشان داده اند که نانو پلاستیک (NPs) در مقایسه با MPs در گورخرماهی باعث ایجاد التهاب حاد و دیس بیوزیس می شود. یک مطالعه تغییراتی را در جمعیت میکروبی روده ماهی بالغ مداکا نشان داد.ملاستیگما اوریزیاس) با توجه به اندازه ذرات در معرض پلی استایرن (PS) MPs. علاوه بر این، افزایش نسبت Verrucomicrobia و Firmicutes/Bacteroidetes و کاهش اعضای Fusobacteria با افزایش وزن بدن همراه بود.

در غلظت‌های واقعی، اثرات قرار گرفتن در معرض PS MPs در آب دریا و تصفیه‌نشده بر میکروبیوتای روده موجود در صدف‌های آبی دوکفه‌ای دریایی (Mytilus edulis) گزارش شده است. پاتوژن‌های بالقوه انسانی پس از قرار گرفتن در معرض MP به مدت شش هفته، فراوانی بالایی را نشان دادند، در حالی که برخی پس از هشت روز دفع، فراوانی بالاتری داشتند. اثرات ناشی از MNP بر روی میکروبیوتای روده نیز ممکن است به دلیل بیوفیلم موجود بر روی سطوح آنها قابل تصور باشد که پیامدهای قابل توجهی بر روی گونه های آبزی دارد. علاوه بر این، بروز قابل توجهی بالاتر از ژن‌های مقاوم به ضد میکروبی در میکروبیوم‌هایی که از MPs جدا شده بودند، مشاهده شد که نشان‌دهنده ظرفیت MPs برای خدمت به عنوان زیستگاه برای تبادل ژنی تنظیم‌شده است.

اثرات MNPs مرتبط با بیماری های میکروبیوتای روده

همانطور که در بی مهرگان و مهره داران از جمله پستانداران توضیح داده شد، اختلال در میکروبیوم روده می تواند منجر به افزایش اختلال عملکرد سد روده، نفوذپذیری روده و همچنین سمیت ایمنی شود. در نتیجه، باکتری های روده و محصولات جانبی آنها ممکن است به گردش خون سیستمیک نفوذ کرده و به اندام ها و بافت ها آسیب برساند. پاتوژن های فرصت طلب یکپارچگی سد روده را تخریب می کنند و به مواد شیمیایی پیش التهابی مانند لیپوپلی ساکارید باکتریایی (LPS) اجازه می دهند از طریق آن نفوذ کرده و باعث آسیب پروگزیمال در سایر اندام ها شوند.

دیس بیوز روده می تواند لایه مخاط ضخیم را تغییر دهد، که ممکن است منجر به تهاجم مخاطی نابجا و چسبیدن اپیتلیال پاتوژن ها شود، یا ممکن است برهمکنش MNPs با لایه اپیتلیال اجازه دهد و به اپیتلیوم روده آسیب برساند، در نتیجه محیط روده را تغییر دهد. بیوفیلم های باکتریایی مرتبط با موکوس ممکن است به این شرایط کمک کنند. طبق تحقیقات in vivo، MPs به لایه مخاط روده متصل می‌ماند و می‌تواند مستقیماً با بخش آپیکال سلول‌های اپیتلیال روده تعامل داشته باشد و باعث التهاب موضعی و آسیب سد روده شود.

مسیرهای قرار گرفتن در معرض میکرو (نانو) پلاستیک با انسان و تأثیر آنها بر میکروبیوتای روده  طراحی شده با استفاده از عناصر ©Canva از طریق Canva.com (تاریخ دسترسی: می 2022، نسخه استفاده شده Canva 2.0)مسیرهای قرار گرفتن در معرض میکرو (نانو) پلاستیک با انسان و تأثیر آنها بر میکروبیوتای روده طراحی شده با استفاده از عناصر ©Canva از طریق Canva.com (تاریخ دسترسی: می 2022، نسخه استفاده شده Canva 2.0)

اثرات بالقوه تبدیل زیستی پلاستیک توسط میکروبیوم روده بر سلامتی

میکروبیوتای روده عامل اصلی تخریب MNP/پلاستیک است و لارو حشرات بیشترین توجه را به خود جلب می کند. لارو کرم آردآلو قادر به تجزیه پلاستیک های تولید شده از نفت مانند پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی وینیل کلراید (PVC)، PE، پلی پروپیلن (PP)، PS و پلی لاکتیک اسید بیوپلاستیک (PLA) است. مطالعات متعدد نشان داده‌اند که این تخریب زیستی پس از درمان آنتی‌بیوتیکی با کرم‌های خوراکی مشاهده نمی‌شود، در حالی که میکروبیوتای روده آن‌ها پس از قرار گرفتن در معرض MPs تغییر می‌کند، که نشان می‌دهد فلور روده آنها تخریب MPs مختلف را ممکن می‌سازد.

به طور کلی، یافته‌های مطالعه نشان داد که MNPs پس از مصرف خوراکی با تسهیل دیس‌بیوز روده، اختلال در عملکرد متابولیک و محیط ملتهب روده، بر میکروبیوت روده تأثیر منفی می‌گذارد. با این حال، اثرات طولانی مدت آن هنوز ناشناخته است. بنابراین تغییر میکروبیوتای روده می تواند یک شاخص مرتبط برای سمیت MNP باشد.

مرجع مجله:

  • Jiménez-Arroyo، C.، Tamargo، A.، Molinero، N. & Moreno-Arribas، MV (2022)، میکروبیوتای روده، کلیدی برای درک پیامدهای سلامتی میکرو (نانو) پلاستیک ها و تجزیه زیستی آنها، بیوتکنولوژی میکروبی، 00، 1–20، DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.14182، https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1751-7915.14182



منبع