8 Minutės
Delfinai, rasti užplaukę ant kranto, gali kentėti ne tik dėl fizinio išsekimo, bet ir dėl smegenų pažeidimų, panašių į žmonių Alzheimerio ligą. Nauji tyrimai susieja pakartotinę cianobakterijų toksinų — ypač BMAA ir chemiškai giminingų junginių — ekspoziciją su beta-amiloidinėmis plokštelėmis, tau baltymų susivėlimo požymiais ir dezorientacija šiuose jūrų žinduoliuose.
When beach rescues meet a baffling cause
Pajūrio gelbėtojams ir jūros biologams tokia scena yra skaudi ir gerai žinoma: gelbėtojai apsupa užkrantėje atsidūrusį delfiną arba banginį, vandeniu apšlaksto jo kūną, saugo nuo saulės ir klosto drėgnas antklodes, siekdami išlaikyti gyvūną gyvą iki potvynio akimirkos, kai jūra gali jį nunešti atgal į gilesnį vandenį. Savanoriai ir tyrėjai dažnai stengiasi nuraminti ir nukreipti dar sąmoningus gyvūnus link gilesnių vandenų. Tačiau daugelis užkrantavimo atvejų baigiasi tragiškai ir lieka neatsakyta pagrindinė problema — kodėl intelektualūs, socialūs gyvūnai staiga praranda orientaciją ir patys užplaukia ant kranto?
Bottlenose dolphins in Florida
A disturbing biological link: algae, toxins and brains
Tyrėjai iš kelių institucijų pateikė įspūdingą hipotezę: pakartotinė sąlytis su cianobakterijų gaminamais toksinais gali inicijuoti delfinuose demencijai panašią būklę. Cianobakterijos — tai mikroskopinės organizmai, sukeliantys dumblių žydėjimą šiltuose, maistingomis medžiagomis prisotintuose vandenyse — gamina neurotoksinus, tarp kurių svarbiausi yra β-N-metilamino-L-alaninas (BMAA) bei su juo chemiškai susiję izomerai, pavyzdžiui, 2,4-diaminobutyro rūgštis (2,4-DAB) ir N-2-aminoetilgliicinas (AEG). Šios jungtys gali akumuliuotis jūrų maisto tinkluose, kauptis viršutinėse grandyse — tokiose kaip delfinai, vartojantys užterštas žuvis ar kitus organizmus.
Tyrėjai pastebi paraleles su žmogaus epidemiologija ir aplinkos sveikata. Pavyzdžiui, Guame ilgalaikė maistinė ekspozicija BMAA ir kitiems cianobakterijų toksinams buvo susijusi su neurodegeneracinių ligų spiečiais ir neuropatologiniais radiniais, primenančiais Alzheimerio ligą — įskaitant amiloidines nuosėdas ir anomalų tau baltymo fosforilinimą. Laboratoriniai eksperimentai rodo, kad BMAA gali būti įterpiamas į nervinių ląstelių baltymų sintezės procesus, sukelti sinapsinių funkcijų sutrikimus ir atminties deficitus gyvūnų modeliuose, todėl egzistuoja mechanistinė priežastinė nuoroda tarp lauko stebėjimų ir molekulinių poveikių.
c: Beta-amiloidinės patologijos pėdsakai užkranto delfino smegenyse; g: hiperfosforilintas tau baltymas užkranto delfino smegenyse. Credit: David Davis
What the dolphin studies found
Konkreti, kryptinga 20 bendrųjų jūrų delfinų (Tursiops truncatus) tyrimo programa, atlikta Indian River Lagoon, Rytų Floridoje, atskleidė nerimą keliančius biocheminius ir genų raiškos požymius. Mokslininkai aptiko BMAA ir jo izomerus delfinų smegenų audiniuose; ypač aukšti 2,4-DAB kiekiai buvo rasti gyvūnų, užkrantavusių sezoninių cianobakterijų žydėjimų metu. Faktas buvo grubus — delfinai, rasti žydėjimo periodu, turėjo iki 2 900 kartų didesnį 2,4-DAB koncentracijos lygi, palyginti su delfinais, surinktais ne sezono metu — rodiklis, kuris rodo ryškų toksiškumo akumuliacijos sezoniškumą.
Neuropatologinė analizė atskleidė klasikinės Alzheimerio ligos žmogaus simptomatikos žymes: β-amiloidines plokšteles, hiperfosforilintą tau baltymą ir TDP-43 įtraukas — markerius, susijusius su pažangia neurodegeneracija. Genetinė analizė parodė, kad delfinai, surinkti žydėjimo sezonu, ekspresavo šimtus diferencijuotai reguliuojamų genų, susijusių su Alzheimerio ligos susijusiomis signalinėmis grandinėmis, sinapsine funkcija, uždegiminiais atsakais ir baltymų apdorojimo keliais. Tokie radiniai rodo, kad toksinai yra ne tik aptinkami audiniuose, bet ir biologiniu požiūriu aktyvūs, veikiantys gyvūnų smegenų molekulinius procesus.
Comparative Alzheimer’s pathways in dolphins in bloom season
Why this matters to ecosystems and people
Dumblių žydėjimai (algal blooms) daugelio pakrančių ekosistemose tampa ilgesni, labiau pasikartojantys ir intensyvesni, o tai turi platesnės reikšmės tiek biologinei įvairovei, tiek viešajai sveikatai. Vandens temperatūros kilimas, intensyvesnis trąšų nuotėkis iš žemės ūkio, nuotekų išsiliejimai ir didesnis biogeninių medžiagų įsotinimas sudaro palankias sąlygas cianobakterijų plitimui ir toksiškų junginių gamybai. Floridoje, pavyzdžiui, toksinų prisotinti vandens masyvai buvo išleisti žemyn upe iš Lake Okeechobee į Indian River Lagoon, taip eksponuojant vietinę laukinę gamtą ir potencialiai žmones didesnėms toksinų koncentracijoms.
„Kadangi delfinai laikomi aplinkos sentineliniais organizmais, rodančiais toksiškų poveikių buvimą jūrinėse aplinkose,“ aiškina dr. David Davis iš Miller School of Medicine, „kyla pagrįstų nerimas dėl galimų žmogaus sveikatos problemų, susijusių su cianobakterijų žydėjimais.“ Tos pačios biologinės grandinės ir molekuliniai keliai, kurie, atrodo, sukelia Alzheimerio tipo patologiją delfinuose, verčia svarstyti ilgalaikias rizikas žmonėms, kurie maitinasi jūros gėrybėmis arba aktyviai naudojasi rekreaciniais vandenimis, paveiktais cianobakterijų azoto ir fosforo pertekliaus.
Dr. David Davis examining neuropathology using a digital Huron TissueScope LE at the Brain Chemistry Labs.
Vietinė sveikatos statistika tik padidina susirūpinimą. 2024 m. Miami-Dade apygarda pranešė apie vieną iš didžiausių Alzheimerio ligos paplitimų Jungtinėse Amerikos Valstijose. Nors Alzheimerio liga yra sudėtinga sąlyga, kuriai įtakos turi genetikos, amžiaus ir gyvenimo būdo veiksniai, aplinkos rizikos veiksniai — įskaitant cianobakterijų toksinų ekspoziciją — vis dažniau svarstomi kaip galimi prisidedantys elementai ir reikalaujantys papildomų tyrimų bei minerinio saugumo priemonių.
Expert Insight
„Šie radiniai pabrėžia, kad neurotoksinės dumblių formos nėra tik trumpalaikė visuomenės problema, sukelianti žuvų masinį žuvimą ir neprieinamą vandenį; jos taip pat gali turėti lėtinių, sisteminių pasekmių,“ teigia dr. Laura Mendez, jūrų toksikologė ir mokslo komunikatorė. Ji priduria, kad efektyvi prevencija apima kompleksinį požiūrį: nuolatinius tyrimus dėl BMAA ir susijusių junginių, maisto grandinių bei jūrų mamos organizmų monitoringo stiprinimą, trąšų nuotėkio mažinimą ir geresnį žydėjimų prognozavimą, kad būtų sumažinta rizika tiek laukinei gamtai, tiek žmonėms.
Politikos formuotojai ir gamtos apsaugos specialistai turės sujungti jūrų ekologijos, visuomenės sveikatos ir žemės ūkio valdymo priemones. Rekomenduojamos praktinės priemonės apima:
- mažinti maistinių medžiagų patekimą į pakrančių vandenis (azoto ir fosforo valdymas);
- stiprinti sentinelinius monitoringo tinklus, kurie reguliariai tikrina jūrų žinduolių ir maisto produktų (žuvų, krabų, moliuskų) audinius dėl neurotoksinų;
- išplėsti neuropatologinę priežiūrą užkrantavimo atvejais, taikant standartizuotus protokolus smegenų audiniams analizuoti;
- gerinti viešąsias perspėjimo sistemas ir bendruomenių švietimą apie saugų maisto vartojimą ir rekreaciją per žydėjimų laikotarpius;
- plėtoti tarptautinius duomenų mainus ir tyrimų programas, siekiant geriau susieti žmogaus sveikatos rodiklius su aplinkos toksikologiniais duomenimis.
Kaip klimato šildymas ir žmogaus žemės naudojimas toliau didina dumblių žydėjimų riziką, mokslininkai teigia, kad delfinai gali veikti kaip ankstyvieji įspėjamieji indikatoriai: kas kaupiasi jų smegenyse ir audiniuose, gali pranašauti platesnes aplinkos ir visuomenės sveikatos problemas. Integruotų stebėjimo programų, biologinių matavimo rodiklių ir tarpdisciplininio bendradarbiavimo poreikis yra akivaizdus, jei norime laiku aptikti rizikas ir suformuluoti veiksmingas prevencines priemones.
Techniniai papildymai: molekulinės mechanikos ir toksikologiniai tyrimai rodo kelis galimus mechanizmus, kaip BMAA ir kiti cianobakterijų produktai gali sukelti neurodegeneraciją. Viena hipotezių linija siūlo, kad BMAA gali būti klaidingai įterpiamas į baltymų sintezės procesus vietoje serino ar kitų aminorūgščių (t. y. aminorūgščių pereikvojimo įterpimo mechanizmas), todėl sutrinka baltymų tinklo struktūra ir funkcija. Kita kryptis orientuota į oksidacinį stresą, mitochondrijų disfunkciją ir lėtinį mikroglijos sukeltą uždegimą, kurie kartu gali skatinti sinaptinį praradimą ir baltymų agregaciją (amiloidų ir tau agregatų formavimąsi). Išplėstinė miRNA ir transkripcijos analizė taip pat nurodo epigenetinius bei signalinius kelius, kuriuos toksinai gali moduliuoti, todėl genų raiškos pokyčiai delfinų smegenyse yra sudėtingų biologinių reakcijų ženklas.
Stebint ekologinę perspektyvą, svarbu integruoti cheminį monitoravimą (analizę dėl BMAA, 2,4-DAB, AEG ir kitų metabolitų), biologinius indikatorių tyrimus (smegenų, kepenų ir riebalinio audinio analizė) bei epidemiologinius duomenis apie vietos gyventojų sveikatą, kad būtų galima įvertinti tiesioginius žmonių rizikos kanalus. Tokie integruoti požiūriai pagerintų rizikos vertinimą ir padėtų nustatyti, kurie rekreaciniai vandenys ar žuvų populiacijos gali kelti didžiausią grėsmę sveikatai.
Galiausiai, nors duomenys apie delfinų smegenų pažeidimus ir jų ryšį su cianobakterijų toksinais yra stiprūs ir įtikinami, reikalingi tolesni, didesni masto, tarpdalykinių tyrimų rinkiniai. Tai apima platesnį geografinį mėginių ėmimą, ilgesnę laiko eilutę stebėjimų ir žalingų medžiagų koncentracijos analizę maisto grandinėse, taip pat daugiau eksperimentinių modelių, skirtų patvirtinti priežastinį mechanizmą ir trigerius. Tokiu būdu galima geriau suprasti, kaip aplinkos pokyčiai ir žmogaus veikla prisideda prie neurodegeneracinių procesų jūrų gyvūnuose ir potencialiai žmonėse.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą