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鱼类的免疫系统细胞正在摄入塑料,然后死亡

Cellular image of circles and swirls
Bead-eating细胞: 用紫环聚苯乙烯珠培养的一种吞噬鱼细胞系。这些珠子被引入细胞中,这样Zwollo佳博体育就可以在佳博体育条件下研究细胞和塑料的相互作用。图片由Zwollo佳博体育提供

这已经成为一个非常常见的新闻故事:消化系统被塑料堵塞的死鲸。越来越多的海鸟吃塑料,往往带来可怕的后果。海龟和鱼也是如此。

水生生物对塑料的摄入是有据可查的。不太为人所知的是塑料对鱼类免疫系统的损害。

“这方面的研究很少,”帕蒂·兹沃罗说。“很多研究都集中在较大的塑料碎片上。我认为该领域仍在努力找出包括鱼类在内的不同动物体内的微塑料。”

兹沃罗是一名免疫学家,是威廉玛丽大学生物系的教授。免疫学家研究人体抵抗疾病的机制。她的佳博体育发现,就像鲸鱼把塑料当成食物吞下一样,鱼类免疫系统的一些细胞成分“吞下”了一些微塑料,它们误以为是入侵的病原体。

Zwollo将免疫系统比作军队:这是一个复杂的组织,它已经进化到保护身体免受入侵者的侵害。

Patty Zwollo is an immunologist, a professor in William & 玛丽’s Department of Biology. (Photo by Stephen Salpukas)“首先,军队需要接受识别敌人的训练,”她解释说。“然后,当它被训练成这样时,它就有了各种不同的对抗敌人的方法。”

她的研究重点是鲑鱼和鳟鱼的免疫系统,她进一步专注于免疫系统军队中特定类别的士兵。它被称为B细胞,一种特殊的白细胞突击队。

兹沃罗说:“当B细胞识别出病原体或毒素或其他物质时,它们就会与入侵者结合。”“它们会开始产生抗体,然后将病原体从你体内清除。”

一旦塑料碎片变得足够小——一个细菌的大小——它们就会被误认为是细菌或病毒,并被免疫系统大军中的某些细胞吸收。免疫细胞吞噬异物的行为被称为吞噬作用。这些细胞被称为吞噬细胞。

“一旦塑料进入细胞,它们就无法被消化,因为它们不是有机物。它们是塑料的,所以塑料会留在细胞内,”兹沃罗解释说。

她说,佳博体育研究表明,如果免疫细胞吸收了大量的微塑料,细胞就会很快死亡。“但这可能与生物学无关,”她补充说,并解释说,在自然环境中,微塑料的水平几乎肯定比细胞在佳博体育中得到的要低得多。

她说:“所以现在我的学生给细胞喂的是非常少量的微塑料,非常低的水平。”“然后我们看到它们确实存活了更长时间,但它们仍然会死亡。因此,与海洋中的情况相比,这可能更为现实。”

当涉及到B细胞时,事情变得有点复杂。Zwollo解释说,哺乳动物的B细胞在许多方面与鱼类的B细胞不同。这是免疫系统研究中众多复杂问题之一。首先,哺乳动物在骨髓中产生B细胞。

“鱼没有骨髓,”她说。“所以他们所有的免疫细胞都是在这个奇怪的器官——前肾中产生的。鱼的肾和人的肾很不一样。”

更重要的是,哺乳动物的B细胞不是吞噬细胞——它们在不吞噬入侵的病原体(或错误的塑料微粒)的情况下产生抗体。我们的B细胞与入侵者结合,然后开始产生抗体。

“但在鱼类中,B细胞也可以是吞噬细胞,”她说。“所以,对我来说,这是最有趣的事情。它似乎不仅仅影响吞噬细胞。”

兹沃罗强调,她的佳博体育的结果是初步的。她最近得到了美国国家海洋和大气管理局的资助,继续研究微塑料对鳟鱼和鲑鱼免疫系统的影响,这两种鱼都是重要的商业鱼类。

Zwollo的佳博体育完成工作后,第二个方面将在William & 玛丽的弗吉尼亚海洋科学研究所进行,研究人员将把整条鱼暴露在微塑料中。

“我也会参与其中,”她说。“但我的大部分贡献将在第一个方面。”

她说,她预计她的调查还需要一年的时间。Zwollo佳博体育的大部分工作都是由学生完成的。她的研究生Fatima Quddos也在做这个项目。她还有一名本科生劳伦·阿伯德哈尔登(Lauren Abderhalden)。

“劳伦正在培养细胞,”兹沃罗说。“我给了她很大的自由,所以她可以学习小塑料珠子和大一点的珠子的效果。浓度的影响是什么?还有时间,她正在研究你要让这些细胞和微塑料呆多久。

兹沃罗这学期教免疫学佳博体育的两个小组,每个小组有8名学生。她让佳博体育的学生们开始了一段探索之旅。

“我基本上告诉他们,好吧,你们可以自己决定要用什么尺寸的珠子,”她说。

佳博体育的学生自己设定课程,决定他们自己实验的所有条件。然后,当然,他们会分析数据。

“学生们真的很投入,”兹沃罗说。“我对任何出来的东西都很感兴趣。因为我们真的不太了解这种情况。”