Исследование спектра факторов, нарушающих гормональную систему рыб и амфибий
Гормоны из противозачаточных таблеток и других фармацевтических препаратов, которые не полностью разлагаются на очистных сооружениях, могут влиять на водные организмы. Это связано со схожестью гормональных систем человека и других позвоночных. ВОЗ называет такие вещества или их смеси эндокринными разрушителями.
Исследователи из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) рекомендуют расширить определение и методы тестирования эндокринных разрушителей. Помимо химических веществ, гормональную систему могут нарушать другие факторы: определенные растительные вещества, паразитарные инфекции или световое загрязнение. Исследование опубликовано в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences.
Эндокринные разрушители в пресноводных экосистемах
Согласно ВОЗ, эндокринные разрушители — это химические вещества или их смеси, которые попадают в окружающую среду и вмешиваются в работу эндокринных систем животных и человека. Наиболее известные примеры — пластификаторы, действующие подобно женским половым гормонам, и гормоны из противозачаточных таблеток.
Эти вещества накапливаются в поверхностных водах, делая рыб и амфибий особенно уязвимыми: популяции могут становиться преимущественно женскими или гермафродитными, а некоторые лягушки могут навсегда остаться головастиками.
Для регуляторных целей эндокринные разрушители до сих пор классифицировали по модели EATS (эстрогенные, андрогенные, тиреоидные и стероидогенные эффекты). Однако, как указывает исследовательская группа, модель EATS охватывает не все гормональные системы, и существуют другие гормонально-активные факторы, которые не регулируются.
Вещества в мини-пили не охватываются моделью EATS
Одна из гормональных систем, не охватываемых моделью EATS, — это прогестагены (гормоны желтого тела). Известный эндокринный разрушитель этой системы — левоноргестрел, распространенный контрацептив в «мини-пили». У рыб наблюдались особенно резкие эффекты на репродукцию при очень низких концентрациях. У лягушек в большей степени страдали не половое развитие, а тиреоидная система и брачные крики.
Другие примеры гормональных систем, ранее не учитывавшихся в модели EATS, включают сигнализацию инсулиновых рецепторов, гормоны желудочно-кишечного тракта и сердечно-сосудистые гормоны.
Фитохимические вещества из сои как потенциальные эндокринные разрушители
Помимо созданных человеком химических веществ, гормонально активными могут быть и природные вещества. Например, фитоэстрогены действуют подобно женскому половому гормону. Они достигают высоких концентраций только при обогащении, как в косметике или пищевых добавках. Использование соевых кормов также может представлять риск для репродукции жвачных животных или рыб в аквакультуре.
Повышение температуры также может влиять на эндокринную систему
У рыб температурозависимое определение пола встречается редко. У амфибий определение пола не зависит от температуры, но первичные генетические сигналы пола могут отключаться в зависимости от температуры. «Повышение температур в ходе изменения климата и другие эндокринные разрушители следует далее рассматривать в контексте гормональных реакций», — отмечает соавтор исследования доктор Маттиас Штёк.
Рыбий цепень блокирует развитие репродуктивных органов у рыб-хозяев
Паразит Ligula intestinalis может полностью блокировать развитие репродуктивных органов у рыб-хозяев (голавль, плотва), снижая экспрессию генов гонадотропинов и, следовательно, количество половых гормонов.
Световое загрязнение влияет на гормон сна мелатонин
Световое загрязнение обладает потенциалом действовать как эндокринный разрушитель. В лабораторных условиях секреция мелатонина у рыб (плотва, окунь) была значительно нарушена уже при самом низком ночном освещении в 0.01 люкс (для сравнения, освещение при полной луне составляет около 0.2 люкс), в то время как даже более высокие уровни освещения не вызывали стрессового ответа через кортизол.
«Будущие исследования и регуляторные усилия должны быть сосредоточены на минимизации антропогенных эндокринных разрушителей. Ими, безусловно, могут быть и нехимические воздействия», — говорит соавтор доктор Андреа Зикова-Клоас.
Сложность оценки риска: взаимодействие различных эндокринных систем
Одна из проблем в оценке риска эндокринных разрушителей заключается в том, что они причиняют вред косвенно, через нарушение работы эндокринной системы, а не за счет прямых токсических эффектов. Также важно помнить, что один разрушитель может нарушать работу нескольких эндокринных систем параллельно.
Альтернативы моделям на животных улучшаются
Для оценки этих взаимодействий необходимы специальные тестовые подходы. Прогресс в создании культур органоидов, воссоздающих эндокринный орган (например, щитовидную железу), или даже мультиорганоидов-на-чипе из стволовых клеток млекопитающих, открывает возможности для комбинирования разных эндокринных систем в одной in vitro системе.