Используя образцы продолжающегося исследования морского планктона почти столетней давности, исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего предполагают, что растущие уровни антропогенных химических веществ, обнаруженных в некоторых частях мирового океана, могут быть использованы для мониторинга воздействия человеческой деятельности на здоровье экосистемы и может быть однажды использована для изучения связи между загрязнением океана и наземными уровнями хронических заболеваний у детей и взрослых. Результаты опубликованы в выпуске журнала Science of the Total Environment.
«Это было пилотное исследование для проверки возможности использования архивных образцов планктона из исследования непрерывного регистратора планктона (CPR) для реконструкции исторических тенденций загрязнения морской среды в пространстве и времени», — сказал старший автор Роберт К. Навьо, доктор медицинских наук. доктор медицинских наук, профессор кафедры медицины, педиатрии и патологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «На изучение этих новых методов нас побудил тревожный рост хронических заболеваний у детей и взрослых, который произошел во всем мире с 1980-х годов.
«Недавние исследования подчеркнули тесную связь между загрязнением океана и здоровьем человека. В этом исследовании мы задались вопросом: коррелируют ли изменения экспозомы планктона (показатель всех воздействий в течение жизни) со здоровьем экосистемы и рыболовства?
«Мы также хотели заложить основу для второго вопроса: можно ли использовать искусственные химические вещества в планктоне в качестве барометра для измерения изменений в глобальной хемосфере, которые могут способствовать заболеванию детей и взрослых? Другими словами, мы хотели проверить гипотезу. что быстрый оборот и чувствительность планктона к загрязнению могут сделать их морской версией канарейки в угольной шахте».
Исследование CPR, базирующееся в Соединенном Королевстве, является самым продолжительным и географически обширным исследованием морской экологии в мире. С 1931 года почти 300 судов преодолели более 11,2 млн миль, буксируя устройства для отбора проб планктона и окружающей среды во всех мировых океанах, Средиземном, Балтийском и Северном морях, а также в пресноводных озерах.
Усилия, наряду с дополнительными программами в других местах, предназначены для документирования и мониторинга общего состояния океанов на основе благополучия морского планктона — разнообразного набора обычно крошечных организмов, которые обеспечивают пропитание многих других водных существ, от моллюсков до рыб и китов.
«Морской планктон существует во всех океанских экосистемах», — сказала соавтор исследования Соня Баттен, доктор философии, бывший координатор Тихоокеанского CPR и в настоящее время исполнительный секретарь Северо-Тихоокеанской организации морских наук. «Они создают сложные сообщества, которые составляют основу пищевой сети, и они играют важную роль в поддержании здоровья и баланса океанов. Планктон, как правило, недолговечен и очень чувствителен к изменениям окружающей среды».
Навио, соавтор Кефенг Ли, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Навио, и его коллеги оценили образцы планктона, взятые из трех разных мест в северной части Тихого океана в разное время в период между 2002 и 2020 годами, а затем использовали различные технологии для оценить воздействие на них различных искусственных химических веществ, включая фармацевтические препараты; стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как промышленные химикаты; пестицид; фталаты и пластификаторы (химические вещества, получаемые из пластмасс); и средства личной гигиены.
По словам исследователей, количество многих из этих загрязняющих веществ уменьшилось за последние два десятилетия, но не повсеместно, а часто сложным образом. Например, анализ показывает, что за последние 20 лет в северной части Тихого океана в северной части Тихого океана значительно снизились уровни устаревших СОЗ и распространенного антибиотика амоксициллина, возможно, частично из-за ужесточения федерального регулирования и сокращения общего использования антибиотиков в Соединенных Штатах и Канаде, но результаты опровергаются совпадающим увеличением использования в России и Китае.
Наиболее загрязненные пробы были взяты из прибрежных районов, наиболее близких к деятельности человека и подверженных таким явлениям, как наземный сток и аквакультура. В этих местах были более высокие уровни и большее количество различных химических веществ, обнаруженных в таксонах планктона, живущих в этих прибрежных средах.
Авторы говорят, что их пилотный проект указывает путь к последующим исследованиям, направленным на изучение корреляций между экспозомой планктона, отношениями хищник-жертва и затронутым промыслом.
«Необходимы дополнительные исследования, проводимые эпидемиологами и морскими экологами, чтобы проверить, коррелирует ли экспосома планктона с важными медицинскими тенденциями в близлежащих человеческих популяциях, такими как детская смертность, аутизм, астма, диабет и слабоумие», — сказал Навио.
Навио отметил, что полученные данные дают новый ключ к объяснению природы многих хронических заболеваний, при которых сохраняются фазы реакции клеточной опасности (CDR), приводящие к хроническим симптомам.
В течение более десяти лет Навио и его коллеги утверждали, что накопленные данные свидетельствуют о том, что многочисленные болезни и хронические заболевания, от нарушений развития нервной системы, таких как расстройства аутистического спектра, и нейродегенеративные расстройства, такие как БАС, до рака и глубокой депрессии, являются, по крайней мере, частично следствием метаболической дисфункции, которая приводит к неполному заживлению, характеризующемуся как CDR.
Навио опубликовал множество публикаций по этой теме, в том числе о том, как на CDR могут влиять факторы окружающей среды, которые приводят к метаболической дисфункции и хроническим заболеваниям.
«Цель CDR — помочь защитить клетку и запустить процесс заживления после травмы, заставив клетку укрепить свои мембраны, уменьшить и изменить взаимодействие с соседями и перенаправить энергию и ресурсы на защиту, пока опасность не минует. — сказал Навио.
«Но иногда CDR застревает. Это препятствует завершению естественного цикла заживления, изменяя то, как клетка реагирует на окружающий мир. травма или угроза миновали. Мы узнали, что многие виды химических веществ окружающей среды, травмы, инфекции или другие виды стресса могут задержать или заблокировать завершение цикла заживления. Когда это происходит, это приводит к симптомам хронического заболевания».
«CDR — это процесс всего тела, который начинается с митохондрий и клетки. Митохондрии — это органеллы в клетке, которые действуют как био-стражи, которые постоянно контролируют химический состав клетки и ее окружения. Митохондрии регулируют метаболическую активность, необходимую для энергии и движение, врожденный иммунитет, для регулирования здоровья микробиома и для создания строительных блоков, необходимых для восстановления тканей после травм».
В исследовании морского планктона Навио и его соавторы обнаружили, что перфторалкильные вещества (химические вещества, обычно используемые для повышения водостойкости в различных повседневных продуктах, от упаковки до одежды и кухонной посуды) были заметны в экспозомах планктона.
Известно, что такие вещества ингибируют некоторые митохондриальные белки, в том числе важный фермент, используемый для регуляции метаболизма кортизола и реакции организма на стресс. Другие обнаруженные химические вещества включали фталаты из пластика и средств личной гигиены, таких как лосьоны и шампуни. Фталаты являются химическими веществами, нарушающими работу эндокринной системы, количество которых увеличивается в экспозомах планктона в течение более 20 лет и оказывает как прямое, так и косвенное воздействие на митохондрии.
«Планктон реагирует на химические вещества в своей экспозоме, частично изменениями в их собственных митохондриях, которые изменяют их биологию, — сказал Навио, — и то же самое, я бы сказал, люди. Я надеюсь, что использование наших методов исследовательскими группами по всему миру укрепит связь между здоровьем экосистемы и здоровьем человека и предоставит новые инструменты для отслеживания того, как химический след человека изменился за последнее столетие.
«Если связь окажется достаточно тесной, экспосомика планктона из обсерваторий по всему миру может быть использована в будущем для отслеживания и ограничения загрязнения, которое приводит к заболеваниям человека».
