Длительное воздействие пестицидов ускоряет старение рыбы

Исследователи сообщают, что длительное воздействие низких концентраций распространенных сельскохозяйственных пестицидов может ускорить физиологическое старение и сократить продолжительность жизни рыб.

Результаты нового исследования, проведенного биологом из Университета Нотр-Дам Джейсоном Рором, имеют потенциально далеко идущие последствия для экологического законодательства и здоровья человека.

Исследование, опубликованное в Наукапоказывает, что хроническое воздействие инсектицида хлорпирифоса в концентрациях, слишком низких, чтобы вызвать немедленную токсичность, приводит к более быстрому старению рыб на клеточном уровне.

Исследование началось с полевых исследований в Китае, где сотрудники исследовали тысячи рыб, собранных за несколько лет в озерах с разным уровнем загрязнения пестицидами. Рор и его коллеги заметили, что у рыб, живущих в загрязненных озерах, отсутствуют более старые особи, в то время как популяции в относительно незагрязненных озерах включают много более старых рыб. Эта закономерность предполагает, что рыбы не перестают увеличивать свою популяцию, а скорее умирают в более раннем возрасте.

«Когда мы исследовали длину теломер и отложение липофусцина в печени рыб, хорошо известных биологических маркеров старения, мы обнаружили, что рыбы одного и того же хронологического возраста стареют быстрее в загрязненных, чем в чистых озерах», — говорит Рор, профессор и заведующий кафедрой биологии.

Химический анализ показал, что хлорпирифос был единственным соединением, обнаруженным в тканях рыб, которое постоянно ассоциировалось с признаками старения. К ним относятся укороченные теломеры, которые действуют как пластиковые колпачки шнурков и уменьшают изнашивание хромосом, а также отложение липофусцина — накопление «мусора», такого как старые белки и металлы, внутри долгоживущих клеток.

Однако, чтобы определить, является ли хлорпирифос непосредственной причиной, исследователям необходимо было провести контролируемые лабораторные эксперименты с концентрациями, соответствующими концентрациям, измеренным в дикой природе, говорит Рор.

В этом лабораторном эксперименте хроническое воздействие низких доз хлорпирифоса вызывало прогрессирующее укорочение теломер, ускорение клеточного старения и снижение выживаемости, особенно у рыб из загрязненных озер, которые уже были физиологически старше.

«Хотя лабораторные результаты близко соответствовали полевым наблюдениям, вполне возможно, что пропущенное событие воздействия высокой дозы в полевых условиях, а не хроническое воздействие низких доз, вызвало сокращение продолжительности жизни», — говорит Рор, который связан с Институтом точного здравоохранения Бертьяма Нотр-Дама, Инициативой по изменению окружающей среды и Институтом глобального здравоохранения Экка.

Чтобы исключить этот фактор, Рор и его коллеги провели еще один лабораторный эксперимент, продемонстрировавший, что кратковременное воздействие гораздо более высоких доз вызывает быструю токсичность и смерть, но не ускоряет старение за счет укорочения теломер и увеличения липофусцина. Это продемонстрировало, что за наблюдаемое старение отвечает долгосрочное накопление чрезвычайно распространенных низких концентраций, а не кратковременные скачки высоких доз, говорит Рор.

По словам Рора, потеря пожилых особей может иметь серьезные экологические последствия, поскольку старые рыбы часто вносят непропорционально большой вклад в воспроизводство, генетическое разнообразие и стабильность популяции.

«Эти результаты также вызывают более широкую обеспокоенность, поскольку биология теломер и механизмы старения высоко консервативны у позвоночных, включая человека», — говорит Рор. Потенциальные будущие исследования будут посвящены изучению того, насколько широко распространено это явление среди видов и химических веществ.

Хотя Европейский Союз в значительной степени запретил хлорпирифосон по-прежнему используется по всему Китаю, в некоторых частях США и во многих других странах. Однако эффекты старения, наблюдаемые в этом исследовании, наблюдались при концентрациях ниже действующих стандартов безопасности пресной воды США, говорит Рор.

«Наши результаты бросают вызов предположению о том, что химические вещества безопасны, если они не причиняют немедленного вреда», — говорит он.

«Воздействие низкого уровня может незаметно накапливать ущерб с течением времени, ускоряя биологическое старение, подчеркивая, что оценки химической безопасности должны выходить за рамки краткосрочных тестов на токсичность, чтобы адекватно защитить окружающую среду и здоровье человека».

Исследование финансировалось Национальными научными фондами США и Китая, Морским грантом Иллинойса-Индианы и Фондом исследований границ.

Источник: Университет Нотр-Дам