Günümüzde plastik kirliliği büyük bir kriz yaratmaktadır. Kullanımı oldukça artan bu plastik polimerlerin ayrışması sonucunda, ortaya daha çeşitli plastik parçacıkları çıkmaktadır. Bu plastik parçaları, sürekli maruz kalan bitkiler ve hayvanlar üzerinde birçok etki bırakmaktadır. Besin zincirinde bitki ve hayvanlardan üstte bulunan insanlar da dolaylı yoldan, nano boyuttaki plastiklerden etkilenmektedir. Literatürde hala büyük bir boşluk bulunsa da, bilim insanları artık bu nanoplastiklerin gen ifadesi ve epigenetik etkiler üzerinde de çeşitli etkiye sahip olduklarını belirlemiştir [1].
Bilimsel literatürde plastik kirliliği 1969 yılında, iki bilim insanının deniz kuşları üzerindeki plastik parçalarının etkilerini ilk kez tanımlamasıyla gerçekleşmiştir. Bu çalışmada 100 Albatros kuşunun 70’inde 2 bu plastik kalıntısına saptanmıştır. Bu saptanan plastiklerin, kuşların çeşitli organizma ve sistemlerinde birikerek onların ölümüne yol açtığı görülmüştür [2].
Nano boyuttaki parçacıklar, in vitro ortamda yürütülen çalışmalara dayanarak, Reaktif Oksijen Türleri (ROS) oranında ciddi bir artışa neden olmaktadır. Bu artış hücrede büyük oranda oksidatif strese neden olarak, hücre canlılığının azalmasına neden olmaktadır. Bunun yanı sıra yapılan bazı in vivo çalışmalarda da bu nanoparçacıkların çeşitli doku bariyerlerini aşarak, farklı organlara ulaştığını ve birikme yaparak zarar verdiği görülmüştür [3].
Epigenetik ve Gen İfadesi Modülasyonu
Epigenetik, hepimizin de bildiği gibi, DNA dizindeki mutasyon içermeyen kalıtımsal etkileri inceleyen bir alandır. Gelişimsel süreçler ile yakından bağlantılı olan epigenetik, hangi genin ifadesinin açılıp kapanacağına da karar verir. DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları, keşfedilen ilk epigenetik mekanizmalardır [4]. Bunun yanı sıra en sık kullanılan analiz türü ise DNA metilasyonudur [5].
Çevresel epigenetik ise çevresel değişikliklerin neden olduğu epigenetik değişiklikleri inceler [6]. Çevresel nedenlerden kaynaklanan epigenetik değişikliğinin herkes tarafından bilinen en iyi örneklerinden birisi, arseniktir. Arsenik, detoksifikasyon yolundan kaynaklanan genel DNA hipometilasyonunun neden olduğu kardiyovasküler hastalıklar ve kanser gibi çeşitli patojenlere neden olur [7].
Bu epigenetik değişiklikler bitkiler ve hayvanlar üzerinde çokça çalışılmıştır. Bitkilerde nanoplastiklere sıklıkla maruz kalmanın verdiği önemli sonuçlar vardır. Bu sonuçlar, topraktan besin alırken bu hızın yavaşlaması ve fotosentez hızında gözle görülür bir şekilde yavaşlama olarak kayıtlara geçmiştir. Bu nano boyuttaki parçacıklar, çoğu zaman bitkinin kök sistemi tarafından sisteme kolayca girebilir ve ksilem yoluyla üst taraflara kadar taşınabilir [8]. Hayvanlarda ise bu çalışmalar daha ileri düzeyde ancak kısıtlıdır. Yapılan bazı çalışmalara göre Danio rerio’da balık gonadlarıylailişkili genler incelenmiştir. Özellikle Qrt-PCR ile 1 μmboyutundaki mikroplastiklerle 1000 μg/L dozda hmgcra, hmgcrb ve hsd3b2 genlerinin mRNA ifadesinde bir artış gözlemlediler. Steroidojenik genlerin ifadesindeki değişikliklere rağmen, ebeveynlerin üreme başarısında ve yavruların büyüme performansında bir değişiklik bulunmamıştır [9].
Son zamanlarda memelilerde yapılan çalışmalar da dikkat çekicidir. Gebelik sırasında plastiklerin etkisine fareler üzerinde bakılmıştır. Bu farelerin yeni doğan yavruları üzerinde potansiyel plastiklerin etkileri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak metabolitlerin serum analizi, lipit ve yağ asitlerinin metabolizmasıyla ilgili moleküllerde bir değişiklik ve yavruların ağırlığında bir azalma olduğunu göstermiştir. Böylece, Qrt-PCR kullanarak, yağ asidi taşınmasını (Fabp1, Fatp2), β-oksidasyonu (Ppar-α, Acox, Cpt1-α, Mcad) ve yağ asidi sentezini (Srebp1c, Fas, Acl, Scd1) düzenleyen genlerin, MP’lerle tedavi edilen yenidoğan yavru gruplarında (0,5 ve 5 μm çapında polistiren MP’leri ve içme suyunda 100 ve 1000 μg/L) önemli ölçüde azaldığını bulunmuştur [10, 11].
Sonuç olarak canlıları tehdit eden bu plastik kirliliği, artık yalnızca ani etkileri bakımından değil, aynı zamanda altta yatan moleküler mekanizmaları ve potansiyel kuşaklardaki etkileri bakımından da araştırılan önemli bir konu haline gelmiştir. Günümüzde plastik kullanımının bu kadar yaygın olması, bizleri ciddi bir problemle karşı karşıya getirmiştir. Nanoplastikmaruziyetinin DNA metilasyonu, histon modifikasyonları ve gen ekspresyonu üzerindeki bozucu etkileri, uzun vadeli biyolojik sonuçlara işaret etmektedir. Bu bulgular, çevresel kirliliğin epigenetik düzenekler aracılığıyla kuşaklar arası sağlık risklerini artırabileceğini göstermekte ve kapsamlı toksikolojik araştırmalar ile düzenleyici politikaların önemini vurgulamaktadır.
Kaynakça
[1] Poma AMG, Morciano P and Aloisi M (2023) Beyond genetics: can micro and nanoplastics induce epigenetic and gene-expressionmodifications?. Front. Epigenet. Epigenom. 1:1241583. https://10.3389/freae.2023.1241583
[2] Kenyon, K.W. and Kridler, E. (1969) Laysan AlbatrossesSwallow Indigestible Matter. Auk, 86, 339-343. https://doi.org/10.2307/4083505
[3] He, Y., Yu, T., Li, H., Sun, Q., Chen, M., Lin, Y., Dai, J., Wang, W., Li, Q., & Ju, S. (2024). Polystyrene nanoplastic exposureactives ferroptosis by oxidative stress-induced lipid peroxidation in porcine oocytes during maturation. Journal of animal science andbiotechnology, 15(1), 117. https://doi.org/10.1186/s40104-024-01077-6
[4] Li, Y. (2021). Modern epigenetics methods in biologicalresearch. Methods 187, 104–113. https://10.1016/j.ymeth.2020.06.022
[5] Mattei, A. L., Bailly, N., and Meissner, A. (2022). DNA methylation: A historical perspective. Trends Genet. 38 (7), 676–707. https://10.1016/j.tig.2022.03.010
[6] Bollati, V., and Baccarelli, A. (2010). Environmentalepigenetics. Hered. (Edinb) 105 (1), 105–112. https://10.1038/hdy.2010.2
[7] Seetharaman, B., and Kirtana, A. (2022). Comprehending therole of endocrine disruptors in inducing epigenetic toxicity. Endocr. Metabolic Immune Disord. – Drug Targets 22, 1059–1072. https://10.2174/1871530322666220411082656
[8] Karalija, E., Carbó, M., Coppi, A., Colzi, I., Dainelli, M., Gašparović, M., et al. (2022). Interplay of plastic pollution withalgae and plants: hidden danger or a blessing? J. Hazard. Mater. 438, 129450. https://10.1016/j.jhazmat.2022.129450
[9] Qiang, L., Lo, L. S. H., Gao, Y., and Cheng, J. (2020). Parentalexposure to polystyrene microplastics at environmentally relevantconcentrations has negligible transgenerational effects on zebrafish(Danio rerio). Ecotoxicol. Environ. Saf. 206, 111382. https://10.1016/j.ecoenv.2020.111382
[10] Luo, T., Zhang, Y., Wang, C., Wang, X., Zhou, J., Shen, M., et al. (2019a). Maternal exposure to different sizes of polystyrenemicroplastics during gestation causes metabolic disorders in theiroffspring. Environ. Pollut. 255 (1), 113122. https://10.1016/j.envpol.2019.113122
[11] Luo, T., Wang, C., Pan, Z., Jin, C., Fu, Z., and Jin, Y. (2019b). Maternal polystyrene microplastic exposure during gestation andlactation altered metabolic homeostasis in the dams and their F1 andF2 offspring. Environ. Sci. Technol. 53 (18), 10978–10992. https://10.1021/acs.est.9b03191
Denetmen: Elif DÖNMEZ
