Koristeći uzorke iz skoro vekovnog, tekućeg istraživanja morskog planktona, istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Kalifornije u San Dijegu sugerišu da bi se povećanje nivoa veštačkih hemikalija pronađenih u delovima svetskih okeana moglo koristiti za praćenje uticaja ljudske aktivnosti na zdravlje ekosistema, i može se jednog dana koristiti za proučavanje veza između zagađenja okeana i stope hroničnih bolesti dece i odraslih na kopnu.
Nalazi su objavljeni u izdanju časopisa Science of the Total Environment od 6. januara 2023.
„Ovo je bila pilot studija za testiranje izvodljivosti korišćenja arhiviranih uzoraka planktona iz Continuous Plankton Recorder (CPR) Survei za rekonstrukciju istorijskih trendova u zagađenju mora u prostoru i vremenu“, rekao je stariji autor Robert K. Naviauk, MD, Ph. D., profesor na Odseku za medicinu, pedijatriju i patologiju na UC San Diego School of Medicine. „Bili smo motivisani da istražimo ove nove metode alarmantnim porastom hroničnih bolesti u detinjstvu i odraslih koji se dešavaju širom sveta od 1980-ih.
„Nedavne studije su naglasile čvrstu vezu između zagađenja okeana i zdravlja ljudi. U ovoj studiji postavili smo pitanje: Da li promene u ekspozomu planktona (mera svih izloženosti tokom života) koreliraju sa zdravljem ekosistema i ribarstva?
„Takođe smo želeli da postavimo osnovu za postavljanje drugog pitanja: da li se hemikalije koje je napravio čovek u planktonu mogu koristiti kao barometar za merenje promena u globalnoj hemosferi koje bi mogle doprineti bolestima u detinjstvu i odraslima? Na drugi način, želeli smo da testiramo hipotezu da bi brz obrt i osetljivost na kontaminaciju planktona mogli da ih učine morskom verzijom kanarinca u rudniku uglja.“
Sa sedištem u Ujedinjenom Kraljevstvu, CPR Survei je najduže i geografski najopsežnije istraživanje o morskoj ekologiji na svetu. Od 1931. godine, skoro 300 brodova prešlo je više od 7,2 miliona milja vučući uređaje za uzorkovanje koji hvataju plankton i merenja životne sredine u svim svetskim okeanima, Sredozemnom, Baltičkom i Severnom moru i u slatkovodnim jezerima.
Napori, zajedno sa komplementarnim programima na drugim mestima, imaju za cilj da dokumentuju i prate opšte zdravlje okeana, zasnovano na dobrobiti morskog planktona — raznovrsne kolekcije obično sićušnih organizama koji obezbeđuju hranu za mnoga druga vodena bića, od mekušaca do riba do kitova.
„Morski plankton postoji u svim okeanskim ekosistemima“, rekla je koautorka studije dr Sonja Baten, bivša koordinatorka Pacifičkog CPR-a i trenutno izvršna sekretarka Organizacije za nauku o moru Severnog Pacifika. „Oni stvaraju složene zajednice koje čine osnovu mreže ishrane i igraju suštinsku ulogu u održavanju zdravlja i ravnoteže okeana. Plankton je generalno kratkog veka i veoma je osetljiv na promene životne sredine.“
Naviauk, ko-korespondentni autor Kefeng Li, dr, naučnik projekta u Naviaukovoj laboratoriji, i kolege su procenili uzorke planktona uzete sa tri različite lokacije u severnom Pacifiku u različito vreme između 2002. i 2020. godine, a zatim su koristili različite tehnologije za proceni njihovu izloženost različitim hemikalijama koje je napravio čovek, uključujući farmaceutske; trajni organski zagađivači (POPs) kao što su industrijske hemikalije; pesticid; ftalati i plastifikatori (hemikalije dobijene od plastike); i proizvodi za ličnu negu.
Mnogi od ovih zagađivača su se smanjili u poslednje dve decenije, rekli su istraživači, ali ne univerzalno, i često na složene načine. Na primer, analize sugerišu da su nivoi zastarelih POPs i uobičajenog antibiotika amoksicilina u velikoj meri opali u severnom Tihom okeanu u poslednjih 20 godina, možda delom zbog povećane federalne regulative i smanjenja ukupne upotrebe antibiotika u Sjedinjenim Državama i Kanadi, ali nalazi su zbunjeni podudarnim povećanjem upotrebe u Rusiji i Kini.
Najzagađeniji uzorci uzeti su iz priobalnih područja koja su najbliža ljudskoj aktivnosti i podložna pojavama poput kopnenog oticanja i akvakulture. Na ovim mestima je bilo viših nivoa i većeg broja različitih hemikalija pronađenih u taksonima planktona koji žive u tim priobalnim sredinama.
Autori su rekli da njihov pilot projekat ukazuje na put ka naknadnom istraživanju dizajniranom da ispita korelacije između ekspozoma planktona, odnosa grabežljivca i plena i pogođenog ribarstva.
„Potrebne su dodatne studije epidemiologa i morskih ekologa da bi se testiralo da li i kako ekspozom planktona korelira sa važnim medicinskim trendovima u obližnjim ljudskim populacijama kao što su smrtnost novorođenčadi, autizam, astma, dijabetes i demencija“, rekao je Naviauk.
Naviauk je primetio da nalazi predstavljaju nove tragove za objašnjenje prirode mnogih hroničnih bolesti u kojima faze reakcije na opasnost ćelije (CDR) opstaju, što dovodi do hroničnih simptoma.
Više od jedne decenije, Naviauk i kolege su tvrdili da prikupljanje podataka ukazuje na brojne bolesti i hronične bolesti, od neurorazvojnih poremećaja poput poremećaja autističnog spektra i neurodegenerativnih poremećaja kao što je ALS do raka i velike depresije, barem delimično posledica metaboličke disfunkcije koja dovodi do nepotpuno zarastanje, okarakterisano kao CDR.
Naviauk je opširno objavljivao na ovu temu, uključujući kako na CDR mogu uticati faktori životne sredine koji dovode do metaboličke disfunkcije i hronične bolesti.
„Svrha CDR-a je da pomogne u zaštiti ćelije i ubrza proces zarastanja nakon povrede, izazivajući ćeliju da očvrsne svoje membrane, smanji i promeni interakciju sa susedima i preusmeri energiju i resurse za odbranu dok opasnost ne prođe. “, rekao je Naviauk.
„Ali ponekad se CDR zaglavi. Ovo sprečava završetak prirodnog ciklusa zarastanja, menjajući način na koji ćelija reaguje na svet. Kada se to dogodi, ćelije se ponašaju kao da su još uvek povređene ili u neposrednoj opasnosti, iako je prvobitni uzrok povreda ili pretnja je prošla. Saznali smo da mnoge vrste hemikalija iz okoline, traume, infekcije ili druge vrste stresa mogu da odlože ili blokiraju završetak ciklusa zarastanja. Kada se to dogodi, to dovodi do simptoma hronične bolesti. “
„CDR je proces u celom telu koji počinje sa mitohondrijama i ćelijom. Mitohondrije su organele u ćeliji koje deluju kao bio-stražari koji stalno prate hemiju ćelije i njenog okruženja. Mitohondrije regulišu metaboličku aktivnost potrebnu za energiju i kretanje, urođeni imunitet, za regulisanje zdravlja mikrobioma i za stvaranje građevinskih blokova potrebnih za popravku tkiva nakon povrede.“
U studiji o morskom planktonu, Naviauk i koautori su otkrili da su perfluoroalkilne supstance (hemikalije koje se obično koriste za povećanje vodootpornosti u različitim svakodnevnim proizvodima, od pakovanja preko odeće do posuđa) bile istaknute u ekspozomu planktona.
Poznato je da takve supstance inhibiraju neke mitohondrijalne proteine, uključujući važan enzim koji se koristi za regulisanje metabolizma kortizola i odgovora organizma na stres. Ostale pronađene hemikalije uključuju ftalate iz plastike i proizvode za ličnu negu, kao što su losioni i šamponi. Ftalati su hemikalije koje remete endokrini sistem i koje se povećavaju u ekspozomu planktona više od 20 godina i imaju direktne i indirektne efekte na mitohondrije.
„Plankton reaguje na hemikalije u svom ekspozomu, delimično promenama u sopstvenim mitohondrijama koje menjaju njihovu biologiju“, rekao je Naviauk, „a takođe su, tvrdim, ljudi. Nadam se da će upotreba naših metoda istraživačkih grupa širom sveta će ojačati vezu između zdravlja ekosistema i zdravlja ljudi i obezbediti nove alate za praćenje kako se ljudski hemijski otisak promenio tokom prošlog veka.
„Ako se utvrdi da su veze dovoljno bliske, eksposomi planktona sa opservatorija širom sveta mogli bi se koristiti u budućnosti za praćenje i suzbijanje zagađenja koje dovodi do ljudskih bolesti.“
