ナイルティラピア（Oreochromis niloticus）のマイクロプラスチック曝露後の抗酸化物質と分子損傷

Antioxidants and molecular damage in Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) after exposure to microplastics.

• Mohamed Hamed
• Hamdy A M Soliman
• Alaa G M Osman
• Alaa El-Din H Sayed

抄録

近年、マイクロプラスチック（MP）の生物学的影響に関する研究が飛躍的に拡大している。しかし、マイクロプラスチックが淡水魚類に及ぼす影響やその生物学的影響のメカニズムは限定的であった。そこで、本研究の目的は、ナイルティラピア（Oreochromis niloticus）の初期幼魚期の酸化ストレス応答、DNA断片化、プロテイングラムに及ぼすマイクロプラスチックの影響を明らかにすることであった。魚を対照1群、MPs曝露3群にそれぞれ1mg/L、10mg/L、100mg/LのMPs曝露群を15日間、15日間の回復期間に分けて、対照1群、MPs曝露3群、MPs曝露3群に分けた。スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、総過酸化物、酸化ストレス指数（ＯＳＩ）、脂質過酸化およびＤＮＡ断片化の活性は、対照群と比較してＭＰ曝露群で用量依存的に増加した。一方、総抗酸化能の活性は、対照群と比較してMPsに曝露された群では用量依存的に減少した。筋タンパク質の電気泳動パターンは、対照群と比較してMPs曝露群ではプロテイングラムに変化が見られた。筋蛋白質の電気泳動パターンの変化を調べたところ、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、総過酸化物、総抗酸化能、脂質過酸化、DNA断片化、電気泳動パターンは、1mg/LのMPs投与群では正常値に戻っていた。これらの結果は、我々のこれまでの研究と合わせて、MPは活性酸素種（ROS）の過剰産生を引き起こし、抗酸化物質のパラメーターを変化させ、酸化ストレスとDNA損傷を引き起こすことを示唆している。今回の研究により，淡水モデルであるティラピアに対するMPの毒性効果についての理解が深まった。グラフィカルアブストラクト。

Recently, research on the biological effects of microplastics (MPs) has grown exponentially. However, effects of MPs on freshwater fishes and the mechanisms of the biological effects of MPs were limited. So, the purpose of the current study was to clarify the effects of microplastics on oxidative stress response, DNA fragmentation, and proteinogram of the early juvenile stage of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). The fishes were assigned into four groups: one control, three MPs-exposed groups as 1 mg/L of MPs, 10 mg/L of MPs, and 100 mg/L of MPs respectively for 15 days and 15 days of recovery. The activities of superoxide dismutase, catalase, total peroxides, and oxidative stress index (OSI), as well as lipid peroxidation and DNA fragmentation, increased in groups exposed to MPs compared to the control group in a dose-dependent manner. In contrast, the activity of total antioxidant capacity decreased in groups exposed to MPs compared to the control group in a dose-dependent manner. The electrophoretic pattern of muscle proteins revealed alteration in the proteinogram in the MPs-exposed groups compared to control. After the recovery period, the activities of superoxide dismutase, catalase, total peroxides, total antioxidant capacity, lipid peroxidation, DNA fragmentation, and the electrophoretic pattern of muscle proteins returned to normal levels in 1 mg/L of MPs-exposed group. Combined with our previous work, these results suggest that MPs cause the overproduction of reactive oxygen species (ROS) and alters the antioxidants parameters, resulting in oxidative stress and DNA damage. The present study fosters a better understanding of the toxic effects of MPs on Tilapia as a freshwater model. Graphical Abstract.