Исследователи из Гарвардской медицинской школы и Министерства 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 ди (2-этилгексил) фталат-, 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 мужское бесплодие.

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. в 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 разрушает мейоз – тип клеточного деления, которое приводит к яйцеклетке и сперме – несколькими способами, приводя к дефектам во время формирования яйца и очень раннее эмбриональное развитие.

Это совершенно новые результаты, и, надеюсь, пролят свет на то, как этот фталат влияет на репродуктивное здоровье человека. "

Моника Колаяково, старший автор исследования и профессор генетики, Блаватнический институт Гарвардской медицинской школы

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

Двойная проблема

Лаборатория Колаяково ранее адаптировала стратегию, в которой C. Яйца Элеганс светятся зеленым, если они развивают 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 аномалии у людей.

DEHP занял первое место в списке, наряду с несколькими другими фталатами.

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

Во-первых, DEHP вызывает чрезмерное количество разрывов двухцепочечной ДНК, когда «родительский» генетический материал червей рекомбинирует в их яйцах. Химическое вещество, по-видимому, делает это, изменяя длину хромосомы и ослабляя обычно плотно намотанную структуру хроматина, подвергая большее количество ДНК потенциальному разрушению.

Затем DEHP усугубляет проблему, вмешиваясь в систему, которая должна отключать избыточные поломки во время мейоза.

Результаты: разрывы не исправляются должным образом во время мейоза, хромосомы имеют ненормальную 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, сопоставимые 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 эффекты воздействия DEHP варьировались от червя к червю.

«Не каждый червь поражен и не поражен в одинаковой степени», – сказал 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 влиянию низкого уровня воздействия определенного химического вещества, чем другие люди».

«Вам нужны большие цифры, чтобы получить полную картину того, 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 изменяют репродуктивную биологию – один из кусочков головоломки о том, как они влияют на здоровье человека в целом.

Лучанн Куэнка, бывший аспирант лаборатории Colaiácovo, которая сейчас работает в юридической фирме Lando & Anastasi IP, является первым автором статьи.