DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116712
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39002376
تاريخ النشر: 2024-07-15
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبلاستيك وتلوث البلاستيك
نظرة عامة
تتناول المراجعة القضية المنتشرة للميكروبلاستيك (MPs) كملوثات بيئية، وخاصة آثارها السامة على الأسماك. تسلط الضوء على التأثيرات العصبية السلوكية، الفسيولوجية، والتناسلية، مشددة على أن الميكروبلاستيك يمكن أن يؤدي إلى شذوذات عصبية سلوكية، مثل التفاعلات الاجتماعية المتغيرة والوظائف الإدراكية، بشكل أساسي من خلال التغيرات في مستويات الناقلات العصبية. تشمل التأثيرات الفسيولوجية السمية العصبية، السمية المناعية، والإجهاد التأكسدي، والتي يمكن أن تضر بصحة الأسماك. كما تتناول المراجعة العوائق التناسلية المرتبطة بالاضطرابات في الإشارات الغدد الصماء، وخاصة ضمن محور الهيبوثالاموس-الغدة النخامية-الخصية (HPG)، والذي يمكن أن يؤثر سلبًا على تجمعات الأسماك.
يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من الأبحاث متعددة التخصصات لفهم آليات سمية الميكروبلاستيك بشكل كامل، بما في ذلك التأثيرات المحتملة عبر الأجيال والتفاعلات مع ملوثات بيئية أخرى. يدعون إلى التحقيق في المسارات الخلوية والجزيئية المعنية في سمية الميكروبلاستيك، وخاصة فيما يتعلق بتعبير الجينات المرتبط بمحور HPG والتعديلات الوراثية. تختتم المراجعة بأن فهمًا شاملاً لهذه العوامل أمر ضروري لتوجيه السياسات وتطوير استراتيجيات للتخفيف من المخاطر التي تشكلها الميكروبلاستيك على النظم البيئية المائية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على المخاوف البيئية والصحية العامة الكبيرة التي تثيرها الملوثات البشرية، وخاصة الميكروبلاستيك (MPs)، في النظم البيئية المائية. يدخل الميكروبلاستيك، الذي يدخل البيئات العذبة والبحرية من خلال طرق مختلفة، بما في ذلك التصريفات الصناعية وسوء إدارة النفايات، إلى مجموعة من الكائنات المائية، مما يدمجها في شبكات الغذاء التي تشمل البشر. يتم تصنيفها إلى ميكروبلاستيك أولي وثانوي بناءً على أصلها وحجمها، حيث ينتج الثاني عن تحلل الحطام البلاستيكي الأكبر. تشير الورقة إلى أنه بينما توجد بعض التدابير التنظيمية، إلا أنها ليست متناسقة تمامًا على مستوى العالم، وخاصة في الاتحاد الأوروبي.
تعتبر التأثيرات السمية للميكروبلاستيك على الأنواع المائية، وخاصة الأسماك، مصدر قلق خاص. يمكن ابتلاع الميكروبلاستيك مباشرة أو من خلال الخياشيم، مما يؤدي إلى آثار سلبية متنوعة مثل تثبيط النمو، والإجهاد التأكسدي، ومشاكل تناسلية. يمكن أن يؤدي إدخال الميكروبلاستيك إلى تعطيل الأنظمة الغدد الصماء، مما يؤثر على الخصوبة ويغير أنماط النمو في النسل. علاوة على ذلك، قد يؤدي الميكروبلاستيك إلى تغييرات عصبية وسلوكية، تؤثر على الأنشطة الحيوية مثل التغذية وتجنب المفترسات، مما يمكن أن يقلل في النهاية من ملاءمة الكائنات ضمن نظمها البيئية. تؤكد الورقة على الحاجة إلى مزيد من الأبحاث لفهم مدى هذه التأثيرات والآليات التي تؤثر من خلالها الميكروبلاستيك على الحياة المائية.
مناقشة
يوفر قسم المناقشة في ورقة البحث نظرة شاملة على الآثار الضارة للميكروبلاستيك (MPs) على الأسماك، مع التركيز بشكل خاص على الاستجابات العصبية السلوكية، الفسيولوجية، والتناسلية. يبرز المؤلفون أنه بينما تناولت المراجعات السابقة الآثار الضارة العامة للميكروبلاستيك، لم يكن هناك تركيز كافٍ على الآليات التناسلية المتأثرة بتعرض الميكروبلاستيك. قاموا بمراجعة منهجية لـ 2039 منشورًا، ضيقوا نطاقها إلى 78 دراسة ذات صلة تناولت بشكل خاص آثار الميكروبلاستيك على سلوك الأسماك، الفسيولوجيا، والتناسل. تشير النتائج إلى زيادة كبيرة في اهتمام البحث في هذا المجال من 2015 إلى 2023.
يتناول القسم التغييرات السلوكية المختلفة التي لوحظت في الأسماك بسبب تعرضها للميكروبلاستيك، بما في ذلك فرط النشاط، نقص النشاط، العدوانية، والتغيرات في سلوكيات التغذية والسباحة. على سبيل المثال، أظهرت أسماك الزرد البالغة المعرضة للميكروبلاستيك من البوليسترين سباحة مفرطة النشاط، مرتبطة بنضوب الطاقة، بينما أبلغت دراسات أخرى عن نقص النشاط في اليرقات. بالإضافة إلى ذلك، أظهر تعرض الميكروبلاستيك أنه يعطل التفاعلات الاجتماعية ويحفز سلوكيات شبيهة بالقلق، مما قد يؤثر على بقاء الأسماك والديناميات الاجتماعية. يؤكد المؤلفون على تعقيد هذه التغييرات السلوكية، التي تتأثر بالعوامل الفسيولوجية، العصبية، والبيئية، ويدعون إلى مزيد من الأبحاث باستخدام تقنيات متقدمة مثل النسخ الجيني لتوضيح الآليات الأساسية للسمية المرتبطة بالميكروبلاستيك.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116712
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39002376
Publication Date: 2024-07-15
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Microplastics and Plastic Pollution
Overview
The review discusses the pervasive issue of microplastics (MPs) as environmental pollutants, particularly their toxic effects on fish. It highlights neurobehavioural, physiological, and reproductive impacts, emphasizing that MPs can induce neurobehavioural abnormalities, such as altered social interactions and cognitive functions, primarily through changes in neurotransmitter levels. Physiological effects include neurotoxicity, immunotoxicity, and oxidative stress, which can compromise fish health. The review also addresses reproductive impairments linked to disruptions in endocrine signaling, particularly within the hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis, which can adversely affect fish populations.
The authors underscore the need for further interdisciplinary research to fully understand the mechanisms of MP toxicity, including potential transgenerational effects and interactions with other environmental pollutants. They call for investigations into the cellular and molecular pathways involved in MP-mediated toxicity, particularly regarding gene expression related to the HPG axis and epigenetic modifications. The review concludes that a comprehensive understanding of these factors is essential for informing policy and developing strategies to mitigate the risks posed by MPs to aquatic ecosystems.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant environmental and public health concerns posed by anthropogenic pollutants, particularly microplastics (MPs), in aquatic ecosystems. MPs, which enter freshwater and marine environments through various routes, including industrial effluents and poor waste management, can be ingested by a range of aquatic organisms, thereby integrating into food webs that include humans. They are classified into primary and secondary MPs based on their origin and size, with the latter resulting from the degradation of larger plastic debris. The paper notes that while some regulatory measures exist, they are not fully harmonized globally, particularly in the European Union.
The toxicological impacts of MPs on aquatic species, especially fish, are of particular concern. MPs can be ingested directly or through gills, leading to various adverse effects such as growth inhibition, oxidative stress, and reproductive issues. The introduction of MPs can disrupt endocrine systems, affecting fertility and altering growth patterns in progeny. Furthermore, MPs may induce neurological and behavioral changes, impacting vital activities like feeding and predator avoidance, which can ultimately reduce the fitness of organisms within their ecosystems. The paper underscores the need for further research to understand the full extent of these impacts and the mechanisms through which MPs affect aquatic life.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of the detrimental effects of microplastics (MPs) on fish, particularly focusing on neurobehavioural, physiological, and reproductive responses. The authors highlight that while previous reviews have addressed the general harmful impacts of MPs, there has been insufficient emphasis on the reproductive mechanisms affected by MPs exposure. They systematically reviewed 2039 publications, narrowing down to 78 relevant studies that specifically examined the effects of MPs on fish behaviour, physiology, and reproduction. The findings indicate a significant increase in research interest in this area from 2015 to 2023.
The section elaborates on various behavioural changes observed in fish due to MPs exposure, including hyperactivity, hypoactivity, aggression, and alterations in feeding and swimming behaviours. For instance, adult zebrafish exposed to polystyrene MPs exhibited hyperactive swimming, linked to energy depletion, while other studies reported hypoactivity in larvae. Additionally, MPs exposure has been shown to disrupt social interactions and induce anxiety-like behaviours, potentially affecting fish survival and social dynamics. The authors emphasize the complexity of these behavioural changes, which are influenced by physiological, neurological, and environmental factors, and call for future research utilizing advanced techniques like transcriptomics to elucidate the underlying mechanisms of toxicity associated with MPs.