Vpliv mikroplastike v zemlji na imunske procese pri kopenskem raku Porcellio scaber (Crustacea:Isopoda)

Dolar, Andraž (avtor), Jemec Kokalj, Anita (mentor)

Onesnaženost kopenskega okolja z mikroplastiko je pereč problem globalnih razsežnosti. Mikroplastika v zemlji pri talnih nevretenčarjih izzove stres, ki vodi v aktivacijo mehanizmov homeostaze, tj. imunskega sistema, z namenom vzdrževanja stabilnega notranjega ravnovesja. V povezavi s tem smo v doktorski nalogi preučili vpliv različnih tipov mikroplastik v zemlji in trajanj izpostavitve mikroplastikam na imunske procese pri kopenskem raku Porcellio scaber. Na primeru simptomatskih mikrobnih okužb smo optimizirali metode za merjenje komponent prirojene imunosti, tj. imunskih parametrov, v hemolimfi in metodo analize izražanja genov, povezanih z imunostjo v hemocitih in prebavni žlezi P. scaber. Različni tipi mikroplastik, tj. izvorni in reciklirani polietilen nizke gostote, polipropilen, mikrovlakna iz polietilen tereftalata in delci pnevmatik, izzovejo dinamične in časovno odvisne spremembe imunskih parametrov hemolimfe P. scaber, ki so najočitnejše po kratkotrajni izpostavitvi in se nato postopoma povrnejo na nivo kontrole med dolgotrajno izpostavitvijo. Dodatno pa izpostavitev mikroplastiki izzove tudi spremembe v izražanju genov, povezanih z imunostjo, in spodbudi povečano metabolno aktivnost pri P. scaber, ti spremembi pa nakazujeta možne dolgoročne učinke izpostavitve mikroplastiki, ki izzovejo spremembe imunskega statusa in fiziološkega profila organizma. Čeprav smo testirali mikroplastike z različnimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi, tj. polimerno sestavo, obliko, velikostjo in kemičnimi dodatki, opaznih učinkov nismo uspeli pripisati določeni lastnosti mikroplastike. Mikroplastika tudi spremeni učinek sočasno izpostavljene kemikalije, poleg tega pa vpliva na fizikalne lastnosti zemlje. Nasprotno pa testirani naravni mikrodelci pri P. scaber ne izzovejo sprememb imunskih procesov in tako predstavljajo ustrezen naravni referenčni material v ekotoksikoloških raziskavah testiranja umetnih delcev. Opisane spremembe imunskih parametrov še ne pomenijo škodljivih učinkov za organizem, a vendar se ob tem odpira vprašanje, kaj tovrstne spremembe imunskih procesov pomenijo za imunokompetenco poskusnega organizma P. scaber.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: kopensko okolje, mikroplastika, kopenski rak, Porcellio scaber, imunski procesi
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Tipologija: 2.08 - Doktorska disertacija
• Organizacija: BF - Biotehniška fakulteta
• Založnik: [A. Dolar]
• Leto izida: 2023
• PID: 20.500.12556/RUL-151963
• UDK: 504:595.373(043.3)
• COBISS.SI-ID: 170628867
• Datum objave v RUL: 26.10.2023

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: The impact of microplastics in soil on immune processes of terrestrial crustacean Porcellio scaber (Crustacea:Isopoda)

Izvleček

Pollution of terrestrial systems with microplastics is a growing global problem. Microplastics in soil trigger stress in terrestrial invertebrates, leading to the activation of homeostasis mechanisms, i.e., the immune system, to maintain a stable internal equilibrium. In this context, in this PhD thesis we investigated the effects of different types of microplastics in soil and the duration of exposure on the immune processes of the terrestrial crustacean Porcellio scaber. Using symptomatic microbial infections as an example, we optimised methods for measuring components of innate immunity, i.e. immune parameters, in haemolymph and a method for analysing the expression of immunity-related genes in haemocytes and the digestive gland of P. scaber. Different types of microplastics, i.e., virgin and recycled low-density polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate microfibers, and tyre particles, cause dynamic and time-dependent changes in immune parameters in the haemolymph of P. scaber, which are most pronounced after short-term exposure and then gradually return to control levels during long-term exposure. In addition, exposure to microplastics also leads to changes in the expression of immunity-related genes and promotes increased metabolic activity in P. scaber. These changes suggest possible long-term effects of exposure to microplastics that cause changes in immune status and physiological profile of the organism. Although we tested microplastics with different physicochemical properties, i.e., polymer composition, shape, size, and plastic additives, we could not attribute any noticeable effects to a specific microplastic property. Microplastics also alter the effect of a co-exposed chemical and affect the physical properties of the soil. In contrast, the natural microparticles tested in P. scaber do not induce changes in immune processes and are therefore a suitable natural reference material for ecotoxicological studies in which artificial particles are tested. The described changes in immune parameters do not yet imply adverse effects on the organism, but the question arises what such changes in immune processes mean for the immunocompetence of the experimental organism P. scaber.

• Ključne besede: soil environment, microplastics, terrestrial crustacean, Porcellio scaber, immune processes