Исследование червя показывает, как обычный химикат нарушает репродуктивную биологию

Точка останова
                Черви, подвергшиеся действию обычного химического вещества, вызывали больше проблем при образовании яиц, показанных внизу, чем черви, не подвергавшиеся воздействию химического вещества, показанного вверху. Кредит: Colaiácovo lab/Гарвардская медицинская школа

Исследователи из Гарвардской медицинской школы и Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк обнаружили, как обычный пластификатор, связанный с нарушениями репродуктивной функции человека, вероятно, наносит ущерб на молекулярном уровне.
                                                                                       

В течение многих лет ученые связывали воздействие DEHP, сокращенно от ди (2-этилгексил) фталата — химического вещества, добавляемого ко многим пластикам для придания им гибкости, — с повышенным риском проблем со здоровьем, включая нарушения репродуктивной функции, такие как врожденные дефекты и мужской бесплодию.

Различные федеральные и государственные учреждения США отреагировали принятием законов, ограничивающих процентное содержание DEHP и других фталатов в детских игрушках, упаковке продуктов питания, питьевой воде и других предметах, хотя DEHP все еще можно найти в повседневных продуктах, начиная от медицинских приборов и заканчивая дождевиками. шампунь.

Между тем, остается неясным, что именно DEHP делает с организмом и какое воздействие можно считать безопасным.

Чтобы помочь ответить на эти вопросы, Моника Колаяково, профессор генетики в Блаватникском институте при Гарвардской медицинской школе, и коллеги обратились к Caenorhabditis elegans, червям, которые являются общим модельным организмом для изучения генетики и биологии человека.

Результаты, опубликованные 9 января в PLoS Genetics, показывают, что DEHP нарушает мейоз — тип клеточного деления, которое приводит к яйцеклетке и сперме — несколькими способами, приводя к дефектам во время формирования яйцеклетки и очень раннее эмбриональное развитие.

«Это совершенно новые результаты, которые, мы надеемся, пролят свет на то, как этот фталат влияет на репродуктивное здоровье человека», — говорит Колаяково, старший автор статьи.

Понимание может иметь значение для тех, кто беременен или имеет репродуктивный возраст, для регулирования DEHP и других фталатов и для постоянной разработки «зеленых химических веществ», предназначенных для замены фталатов.

Двойная проблема

Лаборатория Colaiácovo ранее адаптировала стратегию, согласно которой яйца C. elegans светятся зеленым, если у них появляется ненормальное количество хромосом. У людей такие нарушения вызывают более 35 процентов выкидышей и 4 процента мертворождений, а также бесплодие и такие состояния, как синдром Дауна.

В 2019 году Colaiácovo использовала червей для быстрого скрининга десятков распространенных химических веществ на те, которые изменяли хромосомы яиц червя и, следовательно, чаще всего вызывали подобные нарушения у людей.

DEHP занял первое место в списке вместе с несколькими другими фталатами.

В новом исследовании команда обнаружила, что DEHP вызывает проблемы двумя способами.

Общий пластификатор нарушает производство яиц C. elegans
                Изображения с высоким разрешением показывают избыток двухцепочечных разрывов ДНК, сформированных в ядрах, подвергшихся воздействию ДЭГФ и предназначенных для превращения в яйцеклетки. Ядра средней пахитены (хромосомы синего цвета) в зародышевых линиях, вскрытые у контрольных (ДМСО) и DEHP-подверженных червей. Участки, где произошли разрывы двухцепочечной ДНК, отмечены пурпурным (антитело RAD-51). Масштабная линейка, 3 мкм. Предоставлено: Это изображение было создано Luciann Cuenca, Департамент генетики, Гарвардская медицинская школа.

Во-первых, DEHP вызывает чрезмерное количество разрывов двухцепочечной ДНК, поскольку «родительский» генетический материал червей рекомбинирует в их яйцах. Химическое вещество, по-видимому, делает это путем изменения длины хромосомы и ослабления обычно плотно намотанной структуры хроматина, подвергая большее количество ДНК потенциальному разрушению.

Затем DEHP усугубляет проблему, воздействуя на систему, которая должна отключить избыточные поломки во время мейоза.

Результаты: разрывы не исправляются должным образом во время мейоза, хромосомы имеют неправильную морфологию, яйца содержат неправильное количество хромосом, а эмбрионы менее жизнеспособны, как выяснили ученые.

Проблемы сохранялись после мейоза и в первом раунде деления митотических клеток у эмбрионов червя. Исследователи не исследовали изменения за пределами этой стадии развития.

Низкая доза, сильное воздействие

Анализ показал, что черви подвергались действию и метаболизировали низкие уровни DEHP, сравнимые с уровнями, которые были обнаружены в образцах мочи от общей популяции людей. Это открытие касается исследователей, потому что оно показывает, что даже небольшое количество DEHP может нарушить мейоз.

Результаты также свидетельствуют о том, что черви обрабатывают DEHP подобно тому, как это делают млекопитающие, повышая их полезность в качестве модели, говорит Колаяково.

Примечательно, что воздействие воздействия DEHP варьировалось от червя к червю.

«Не каждый червь поражен и не поражен в одинаковой степени», — говорит Колаяково. Но это особенность, а не ошибка эксперимента, сказала она.

«Не все метаболизируют DEHP одинаково», — объяснила она. «Путь и продолжительность воздействия, возраст и диета человека — это лишь некоторые из факторов, которые могут привести к тому, что некоторые люди будут более подвержены воздействию низкого уровня химического вещества, чем другие люди».

«Вам нужны большие цифры, чтобы получить полное представление о том, что может делать химическое вещество, такое как DEHP, и мы можем легко добиться этого с помощью червей», — сказала она.

Потребуется дополнительная работа, чтобы определить, верны ли находки червя для людей. В то же время Colaiácovo продолжит исследовать, как различные химические вещества влияют на репродуктивную биологию — один из кусочков головоломки о том, как они влияют на здоровье человека в целом.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *