As descobertas foram publicadas na edição de 6 de janeiro de 2023 da revista Science of the Total Environment .

Pela Universidade da Califórnia – San Diego com informações de Phys.

Usando amostras de uma pesquisa contínua de quase um século de plâncton marinho, pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego sugerem que os níveis crescentes de Produtos químicos produzidos pelo homem encontrados em partes dos oceanos do mundo podem ser usados ​​para monitorar o impacto da atividade humana na saúde do ecossistema, e pode um dia ser usado para estudar as conexões entre a poluição oceânica e as taxas terrestres de doenças crônicas infantis e adultas.

“Este foi um estudo piloto para testar a viabilidade do uso de amostras arquivadas de plâncton da pesquisa Continuous Plankton Recorder (CPR) para reconstruir as tendências históricas da poluição marinha no espaço e no tempo”, disse o autor sênior Robert K. Naviaux, MD, Ph. D., professor do Departamento de Medicina, Pediatria e Patologia da Escola de Medicina da UC San Diego. “Fomos motivados a explorar esses novos métodos pelo aumento alarmante de doenças crônicas infantis e adultas que ocorreram em todo o mundo desde a década de 1980.

“Estudos recentes enfatizaram a estreita ligação entre a poluição dos oceanos e a saúde humana. Neste estudo, fizemos a pergunta: as mudanças no expossoma do plâncton (a medida de todas as exposições ao longo da vida) se correlacionam com a saúde do ecossistema e da pesca?

“Também queríamos lançar as bases para fazer uma segunda pergunta: os produtos químicos produzidos pelo homem no plâncton podem ser usados ​​como um barômetro para medir mudanças na quimiosfera global que podem contribuir para doenças infantis e adultas? Dito de outra forma, queríamos testar a hipótese que a rápida rotatividade e sensibilidade à contaminação do plâncton pode torná-los uma versão marinha do canário na mina de carvão.”

Sediado no Reino Unido, o CPR Survey é o levantamento de ecologia marinha mais longo e geograficamente extenso do mundo. Desde 1931, quase 300 navios viajaram mais de 7,2 milhões de milhas rebocando dispositivos de amostragem que capturam plâncton e medições ambientais em todos os oceanos do mundo, nos mares Mediterrâneo, Báltico e do Norte e em lagos de água doce.

O esforço, juntamente com programas complementares em outros lugares, destina-se a documentar e monitorar a saúde geral dos oceanos, com base no bem-estar do plâncton marinho – uma coleção diversificada de organismos geralmente minúsculos que fornecem sustento para muitas outras criaturas aquáticas, de moluscos a peixes às baleias.

“O plâncton marinho existe em todos os ecossistemas oceânicos”, disse a co-autora do estudo Sonia Batten, Ph.D., ex-coordenadora do Pacific CPR e atualmente secretária executiva da North Pacific Marine Science Organization. “Eles criam comunidades complexas que formam a base da rede alimentar e desempenham papéis essenciais na manutenção da saúde e equilíbrio dos oceanos. O plâncton geralmente tem vida curta e é muito sensível às mudanças ambientais.”

Naviaux, co-autor correspondente Kefeng Li, Ph.D., um cientista do projeto no laboratório de Naviaux, e colegas avaliaram espécimes de plâncton retirados de três locais diferentes no Pacífico Norte em momentos diferentes entre 2002 e 2020, então usaram uma variedade de tecnologias para avaliar sua exposição a diferentes produtos químicos produzidos pelo homem, incluindo produtos farmacêuticos; poluentes orgânicos persistentes (POPs), como produtos químicos industriais; pesticida; ftalatos e plastificantes (produtos químicos derivados de plásticos); e produtos de cuidados pessoais.

Muitos desses poluentes diminuíram em quantidade nas últimas duas décadas, disseram os pesquisadores, mas não universalmente e, muitas vezes, de maneiras complexas. Por exemplo, as análises sugerem que os níveis de POPs herdados e o antibiótico comum amoxicilina diminuíram amplamente no Oceano Pacífico Norte nos últimos 20 anos, talvez em parte devido ao aumento da regulamentação federal e uma diminuição no uso geral de antibióticos nos Estados Unidos e no Canadá, mas as descobertas são confundidas por aumentos coincidentes no uso na Rússia e na China.

As amostras mais poluídas foram retiradas de áreas costeiras mais próximas da atividade humana e sujeitas a fenômenos como escoamento superficial e aquicultura. Nesses locais, havia níveis mais altos e maior número de diferentes produtos químicos encontrados em táxons de plâncton que vivem nesses ambientes próximos à costa.

Os autores disseram que seu projeto piloto aponta o caminho para pesquisas de acompanhamento projetadas para examinar as correlações entre o expossoma do plâncton, as relações predador-presa e a pesca impactada.

“São necessários estudos de acompanhamento por epidemiologistas e ecologistas marinhos para testar se e como o expossoma do plâncton se correlaciona com importantes tendências médicas em populações humanas próximas, como mortalidade infantil, autismo, asma, diabetes e demência”, disse Naviaux.

Naviaux observou que as descobertas apresentam novas pistas para explicar a natureza de muitas doenças crônicas nas quais as fases da resposta celular ao perigo (CDR) persistem, levando a sintomas crônicos.

Por mais de uma década, Naviaux e seus colegas postularam que o acúmulo de dados sugere que inúmeras doenças e doenças crônicas, desde distúrbios do neurodesenvolvimento como transtorno do espectro autista e distúrbios neurodegenerativos como ELA até câncer e depressão maior são, pelo menos em parte, consequência da disfunção metabólica que resulta em cicatrização incompleta, caracterizada como CDR.

Naviaux publicou extensivamente sobre o assunto, incluindo como a CDR pode ser afetada por fatores ambientais que resultam em disfunção metabólica e doenças crônicas.

“O objetivo do CDR é ajudar a proteger a célula e acelerar o processo de cura após a lesão, fazendo com que a célula endureça suas membranas, diminua e altere sua interação com as vizinhas e redirecione energia e recursos para defesa até que o perigo tenha passado. “, disse Naviaux.

“Mas às vezes o CDR fica preso. Isso impede a conclusão do ciclo natural de cura, alterando a maneira como a célula responde ao mundo. Quando isso acontece, as células se comportam como se ainda estivessem feridas ou em perigo iminente, mesmo que a causa original da o ferimento ou ameaça já passou. Aprendemos que muitos tipos de produtos químicos ambientais, traumas, infecções ou outros tipos de estresse podem atrasar ou bloquear a conclusão do ciclo de cura. Quando isso acontece, leva a sintomas de doenças crônicas. “

“A CDR é um processo de corpo inteiro que começa com as mitocôndrias e a célula. As mitocôndrias são organelas na célula que atuam como biossentinelas que monitoram constantemente a química da célula e seus arredores. As mitocôndrias regulam a atividade metabólica necessária para energia e movimento, imunidade inata, para regular a saúde do microbioma e para fazer os blocos de construção necessários para a reparação de tecidos após lesões.”

No estudo do plâncton marinho, Naviaux e co-autores descobriram que as substâncias perfluoroalquil (substâncias químicas comumente usadas para aumentar a resistência à água em vários produtos do dia a dia, de embalagens a roupas e utensílios de cozinha) eram proeminentes no expossoma do plâncton.

Essas substâncias são conhecidas por inibir algumas proteínas mitocondriais, incluindo uma importante enzima usada para regular o metabolismo do cortisol e as respostas dos organismos ao estresse. Outros produtos químicos encontrados incluem ftalatos de plásticos e produtos de higiene pessoal, como loções e xampus. Os ftalatos são produtos químicos desreguladores endócrinos que têm aumentado no expossoma do plâncton há mais de 20 anos e têm efeitos diretos e indiretos nas mitocôndrias.

“O plâncton está respondendo aos produtos químicos em seu exposome, em parte por mudanças em suas próprias mitocôndrias que mudam sua biologia”, disse Naviaux, “. É minha esperança que o uso de nossos métodos por grupos de pesquisa em todo o mundo reforçará a conexão entre a saúde dos ecossistemas e a saúde humana e fornecerá novas ferramentas para monitorar como a pegada química humana mudou ao longo do último século.

“Se as ligações forem próximas o suficiente, expossômicas de plâncton de locais de observação em todo o mundo podem ser usadas no futuro para rastrear e reduzir a poluição que leva a doenças humanas”.

Mais informações:  Kefeng Li et al, Historical biomonitoring of pollution trends in the North Pacific using archived samples from the continuous plankton recorder survey, Science of The Total Environment (2022). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.161222