塑料污染对海鸟雏鸟健康的隐匿危害:基于蛋白质组学的深度解析

【字体: 时间:2025年03月13日 来源:SCIENCE ADVANCES 11.7

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  为探究塑料对野生动物健康影响,研究人员以剪水鹱雏鸟为对象,发现塑料摄入致多器官损伤和神经退变,意义重大。

  在当今时代,塑料在生活中无处不在,它给人们带来便利的同时,也在不知不觉中成为了环境和生物健康的潜在威胁。近年来,塑料污染对物种和生态系统健康的影响逐渐受到关注。然而,现有的研究方法存在诸多局限。一方面,以往多采用特定靶向技术在实验室环境下进行假设检验,难以全面反映塑料与生物系统相互作用的复杂性。例如,部分研究仅关注单一指标,却忽略了塑料污染可能引发的一系列连锁反应。另一方面,关于塑料暴露对生物全身影响的数据十分有限,尤其是远离暴露点(如胃部)的器官损伤情况,这使得人们对塑料污染危害的认知不足,甚至错误地认为塑料对健康无明显影响。
为了深入了解塑料污染对野生动物健康的真实影响,来自查尔斯?斯特尔特大学(Charles Sturt University)等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》杂志上。

研究人员采用了数据驱动的蛋白质组学方法,以自由生活的黑背剪水鹱(A. carneipes)雏鸟为研究对象,评估了 745 种蛋白质在不同塑料暴露水平下的变化。研究中,他们精心挑选了体重相当、外表看似健康的雏鸟,分为低塑料暴露组和高塑料暴露组。

在技术方法上,研究人员主要运用了以下关键技术:一是数据独立采集质谱(DIA-MS)技术,用于分析血浆和脑组织中的蛋白质;二是定量聚合酶链反应(qPCR)技术,对解剖后的雏鸟胃和肝脏组织进行基因表达分析。通过这些技术,研究人员得以深入探究塑料暴露对雏鸟生理的影响。

研究结果令人担忧。尽管从外观上看,不同组的剪水鹱雏鸟健康状况相似,但蛋白质组分析却揭示出巨大差异。在高塑料暴露组的雏鸟中,27%(202 种)的血浆蛋白与低暴露组存在显著差异。通过主成分分析(PCA)发现,两组雏鸟的蛋白质组谱明显分离。

进一步分析发现,高塑料暴露组雏鸟血浆中,细胞内蛋白含量增加,这意味着细胞裂解现象更为严重。例如,甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶(GAPDH)、乳酸脱氢酶和高迁移率族蛋白 B1(HMGB1)等细胞内蛋白的丰度显著上升,这些蛋白通常是细胞裂解的标志物。同时,分泌蛋白减少,表明多个器官功能出现异常。

从器官层面来看,胃部作为塑料摄入的初始部位,其合成的蛋白质如胃蛋白酶原 A5(PGA5)和胃动蛋白 - 2(GKN2)在高塑料暴露组雏鸟血浆中含量增加,这表明胃部的屏障功能受损,正常情况下应留在胃部的蛋白质泄漏到了血液中。肝脏方面,高塑料暴露组雏鸟血浆中肝脏合成的关键血液蛋白,如白蛋白、补体蛋白和凝血蛋白等水平降低,而细胞内肝脏蛋白增多,这暗示着肝脏可能存在坏死现象。肾脏相关的细胞外谷胱甘肽过氧化物酶 3(GPX3)在高塑料暴露组雏鸟血浆中的含量显著下降,这是慢性肾衰竭或慢性肾病的迹象。

更为严重的是,研究发现高塑料暴露组雏鸟体内出现了与神经退行性疾病相关的蛋白质特征。脑源性神经营养因子(BDNF)水平显著下降,这与神经元的生长、存活和功能密切相关。对雏鸟海马脑组织的蛋白质组分析进一步证实了脑部损伤的存在,神经发生途径和微管组装相关蛋白的表达变化表明,大脑正在对损伤做出反应,同时还出现了纤维化和氧化应激反应。

在研究结论和讨论部分,该研究揭示了即使海鸟雏鸟没有明显的塑料摄入迹象,但塑料污染仍对其健康造成了严重的潜在危害。塑料暴露导致多器官功能障碍和神经退行性变化,这些影响可能会对海鸟的生存和繁殖产生长期的负面影响。例如,脑部损伤可能影响海鸟的认知功能,进而影响其求偶和繁殖成功率。

此外,研究还发现,蛋白质组学数据能够揭示传统评估指标(如体重等)无法反映的健康问题,这表明在研究塑料对生物健康影响时,应采用更全面、更敏感的方法。同时,研究人员指出,虽然本研究发现了塑料污染与多种健康问题之间的关联,但塑料诱导这些效应的具体机制仍有待进一步研究。未来的研究可以整合代谢组学等方法,更深入地探究塑料污染对生物健康的影响机制。

总之,这项研究为我们认识塑料污染对野生动物健康的危害提供了新的视角和重要依据,提醒人们重视塑料污染问题,采取有效措施减少塑料垃圾的排放,保护生态系统的平衡和生物的健康。
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