U podstaw znaczącego przełomu naukowego leży cynk, metal niezbędny w wielu procesach zachodzących w organizmie i kluczowy zarówno dla zwierząt, jak i ludzi. Naukowcy wzbudzili alarm w związku z powszechnym stosowaniem tlenku cynku w postaci drobnych cząstek (zwanych nanocząsteczkami) w różnych produktach. Rosną obawy dotyczące wpływu tych cząstek na zdrowie środowiska. Aby to zbadać, naukowcy opracowali zaawansowany model z wykorzystaniem danio pręgowanego – rodzaju małych ryb często wykorzystywanych w eksperymentach – do wykrywania, w jaki sposób cząstki te powodują stres w niskich dawkach.
Naukowcy pod kierownictwem dr Ayi Takesono i profesora Charlesa Tylera oraz ich zespołu, w skład którego wchodzili dr Sylvia Dimitriadou, dr Sulayman Mourabit, dr Matthew Winter, dr Tetsuhiro Kudoh z Uniwersytetu w Exeter we współpracy z dr Nathanielem Clarkiem i profesorem Richardem Handym z Uniwersytetu w Plymouth, przeprowadzili nowatorskie badanie, aby zrozumieć wpływ tych maleńkich cząstek na organizmy wodne, koncentrując się szczególnie na tym, jak wpływają one na zmysł węchu danio pręgowanego.
Ich badania, opublikowane w czasopiśmie Environment International, podkreślają wrażliwość komórek nerwowych odpowiedzialnych za węch u danio pręgowanego na nanocząsteczki tlenku cynku. Doktor Aya Takesono mówi: „Dzięki szczegółowej analizie obrazowania na żywo odkryliśmy, że rozwój komórek nerwowych w mózgu odpowiedzialnych za węch jest szczególnie wrażliwy na ekspozycję na te nanocząsteczki”. Ta przełomowa metoda ujawniła, że nawet niskie, nieśmiertelne dawki tych nanocząstek powodują znaczny stan zapalny, zaburzając funkcje mózgu związane z węchem i prowadząc do zmian w zachowaniu danio pręgowanego pod wpływem zapachu.
Naukowcy wystawili zarodki danio pręgowanego na działanie poziomów nanocząstek, które można znaleźć w zanieczyszczonych wodach. Dr Takesono wskazuje: „Wykryliśmy reakcje stresowe w komórkach nerwowych węchu przy poziomach ekspozycji tak niskich jak 33 μg/l, a reakcje te nasilały się wraz ze wzrostem dawek nanocząstek cynku”. Co ciekawe, reakcje te zaobserwowano bez zauważalnego wpływu na wzrost lub rozwój fizyczny zarodków ryb, co podkreśla ukryty charakter tej toksyczności.
Dalsze badania wykazały, że narażenie na te nanocząsteczki powodowało zapalenie wokół tkanek związanych z zapachem, zmieniało spontaniczną aktywność komórek nerwowych w obszarach mózgu związanych z zapachem i utrudniało zdolność danio pręgowanego do unikania określonych zapachów. Dr Takesono dodaje: „Nasze odkrycia wskazują, że u zwierząt narażonych na działanie tych nanocząsteczek białe krwinki lokalizują stan zapalny wokół komórek nerwowych i prawdopodobnie przyczyniają się do niego.
Szersze implikacje tego badania są znaczące. Zakres stężeń nanocząstek zastosowany w badaniach jest zgodny z tym, co występuje w środowisku, zwłaszcza w pobliżu terenów przemysłowych i górniczych. Biorąc pod uwagę kluczową rolę węchu w różnych zachowaniach zwierząt, takich jak znajdowanie pożywienia, rozpoznawanie krewnych, unikanie drapieżników i łączenie się w pary, zaburzenie tego zmysłu może mieć istotne skutki ekologiczne. Badanie to sugeruje, że szkodliwe działanie nanocząstek tlenku cynku może stanowić ryzyko dla zwierząt i prawdopodobnie ludzi, podkreślając potrzebę dalszych badań nad długoterminowym wpływem tych cząstek na zmysł węchu.
Podsumowując, to obszerne badanie odkrywa niewidoczne zagrożenia związane z nanocząsteczkami tlenku cynku, w szczególności ich zdolność do zakłócania węchu u organizmów wodnych, nawet przy niskim poziomie narażenia. Odkrycia te podkreślają konieczność zwrócenia większej uwagi na potencjalne ryzyko, jakie stwarzają nanomateriały na bazie metali w naszym środowisku.
Odniesienie do czasopisma
Takesono A, Dimitriadou S, Clark NJ, Handy RD, Mourabit S, Winter MJ, Kudoh T, Tyler CR. Nanocząsteczki tlenku cynku zakłócają rozwój i funkcjonowanie układu węchowego, upośledzając zachowania zależne od węchu u danio pręgowanego. Environ Int. 2023 października;180:108227. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108227.
