果蝇摄入的微塑料和纳米塑料会导致心脏大小和功能发生变化

塑料在我们日常使用的产品中无处不在，最近的研究开始揭示微塑料和纳米塑料(MP和NP)对人类和动物健康的影响。

迄今为止，许多关于塑料和纳米颗粒对健康影响的研究都集中在海洋生物，尤其是鱼类上。一些早期研究调查了塑料对鸟类、蚯蚓、昆虫、人类和其他哺乳动物等陆地物种可能产生的毒性影响，但许多具体细节仍不清楚。

爱荷华州立大学的一组研究人员利用果蝇(Drosophila melanogaster)首次研究了 MP 和 NP 毒性对心脏的影响。该团队的研究成果发表在《毒理学前沿》杂志的一份简要研究报告中。

塑料问题有多严重?

2017 年， Geyer 等人的一项研究估计，自 1950 年以来已生产了约 83 亿公吨塑料;其中超过 49 亿公吨塑料最终被送入垃圾填埋场或其他环境;而且，如果生产或废物管理水平没有变化，到 2050 年这一数字可能会增加到 12,000 公吨。

根据最近的研究，“美国每年产生约3600万吨废塑料，其中大部分被排放到环境中并最终进入垃圾填埋场。”

在这种背景下，由于心脏病已成为全球首要死亡原因，了解 MP 和 NP 暴露对心脏的影响变得紧迫。

研究与结果

果蝇心脏与脊椎动物心脏在发育和衰老过程中的功能和遗传变化相似。在这项新研究中，研究人员获得了野生型果蝇幼虫，并将其分为对照组和两个测试组。

他们给所有果蝇喂食玉米粉，从它们发育开始直到成熟(化蛹)。两个测试组的果蝇吃玉米粉，研究人员在其中添加了聚苯乙烯 MP(大于 100 纳米且小于 5 毫米)或 NP(小于 100 纳米)。

果蝇孵化五天后，研究人员从两个测试组和对照组中各收集了大约 15 只果蝇，每种性别各 15 只。研究小组对果蝇进行了麻醉，解剖了它们跳动的心脏，并以每秒超过 200 帧的速度录制了高速视频以供分析。

在值得注意的结果中，分析表明，塑料暴露对雄性和雌性产生不同的结果。暴露于 MPs 和 NPs 的雌性果蝇的心率降低了 13%，而它们的心跳周期(心跳开始和下一次心跳开始之间的时间)则相应增加。雄性果蝇没有表现出这种变化，但喂食 MPs 的雄性果蝇表现出比喂食 NPs 的雄性果蝇和对照组雄性果蝇更大的变化性。

喂食 NPs 的雌性果蝇心脏尺寸(舒张直径)增大，喂食 MPs 和 NPs 的雌性果蝇心脏舒张间隔增大。同时，喂食两种尺寸塑料的雄性果蝇心脏尺寸出现舒张直径和收缩直径的显著变化。

此外，研究人员写道：“与雌性不同，雄性果蝇的收缩期间隔 (SI) 时间和收缩分数也会发生变化。暴露于 MP 的果蝇的总 SI 时间减少了 40%，而雌性果蝇则没有变化。最后，暴露于 NP 的雄性果蝇的收缩分数减少了 11%。这种现象只发生在雄性果蝇身上，因为雌性果蝇在饮食中接触任何一种塑料后收缩分数都没有变化。”

为什么这很重要?

研究人员指出，他们最初假设，他们记录到的变化可能是由于 MP 和 NP 实际上对正常心脏发育造成了物理障碍。他们还认为，“塑料和心脏本身之间的分子相互作用”是他们观察到的两性异形变化的原因，尤其是男性和女性心脏大小的差异。

然而，他们承认，“这些观察到的变化背后的真正机制尚不清楚，因此需要进一步研究以确定接触 MP 和 NP 是否会与任何可能导致心脏功能障碍的哺乳动物保守基因相互作用。”

他们还建议，进一步的研究可以包括各种可摄入的塑料形状，并且进一步的研究还应侧重于查明导致观察到的功能障碍的具体分子变化。

研究小组总结道：“这项研究的数据可以为其他陆地生物的潜在变化提供信息，并为未来研究这些变化背后的分子机制打开大门，并强调了研究两性的塑料的重要性。”

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