Paparan Nanopartikel Titanium Dioksida Selama Kehamilan Mengubah Mikrobiota Usus Ibu dan Peningkatan Glukosa Darah Tikus
Abstrak
Nanopartikel titanium dioksida (TiO2 NP) telah digunakan di seluruh dunia selama beberapa dekade, dan wanita hamil tidak dapat menghindari paparannya. Studi mengungkapkan bahwa TiO2 NP dapat membunuh banyak jenis bakteri, tetapi apakah mereka akan mempengaruhi komposisi mikrobiota usus, terutama selama kehamilan, jarang dilaporkan. Dan, efek buruk apa yang mungkin dibawa ke wanita hamil juga tidak diketahui. Dalam penelitian ini, kami menetapkan model paparan prenatal tikus untuk mengeksplorasi efek TiO2 NP pada mikrobiota usus. Kami mengamati tren yang meningkat, tetapi tidak ada perubahan yang signifikan dari alpha-diversity antara kelompok kontrol dan eksposur pada hari kehamilan (GD) 10 dan GD 17 selama proses kehamilan normal. Setiap titik waktu yang berbeda memiliki karakteristik unit taksonomi operasional mikrobiota usus (OTU) yang unik. Kelimpahan Ellin6075 menurun pada GD 10 dan GD 17, Clostridiales meningkat pada GD 10, dan Dehalobacteriaceae menurun pada GD 17 setelah TiO2 paparan NP. Penyelidikan filogenetik lebih lanjut dari komunitas dengan prediksi rekonstruksi keadaan yang tidak diamati (PICRUSt) menunjukkan bahwa gen terkait diabetes mellitus tipe 2 ditingkatkan, dan metabolisme taurin melemah pada trimester kedua. Studi lebih lanjut menunjukkan bahwa kadar glukosa darah puasa tikus meningkat secara signifikan pada GD 10 (P < 0.05) dan GD 17 (P < 0.01) setelah terpapar. Studi kami menunjukkan bahwa TiO2 NP menginduksi perubahan mikrobiota usus selama kehamilan dan meningkatkan glukosa darah puasa tikus hamil, yang dapat meningkatkan potensi risiko diabetes gestasional pada wanita hamil.
Pengantar
Nanopartikel titanium dioksida (TiO2 NP) adalah salah satu nanomaterial yang paling banyak digunakan, dan dapat dengan mudah ditemukan di tabir surya, cat, tinta, dan makanan [1, 2]. Mereka dapat dengan mudah dilepaskan dan masuk ke tubuh manusia selama penggunaan produk komersial. Khususnya, wanita hamil tidak bisa menghindari mengekspos mereka. Penelitian pada hewan telah menunjukkan bahwa ovarium dan disfungsi sistem reproduksi diamati [3], dan neurotransmiter monoaminergik juga terganggu [4] ketika tikus betina dewasa terpapar TiO2 NP. Selanjutnya, komplikasi kehamilan dan hasil kelahiran yang merugikan juga diamati setelah tikus hamil yang terpapar TiO2 NP [5]. Semua studi di atas menunjukkan bahwa TiO2 NP berbahaya bagi hewan betina dewasa, serta betina hamil, tetapi mekanismenya tidak sepenuhnya dipahami. Jadi studi relatif perlu dilakukan untuk evaluasi keamanan TiO2 NP.
TiO2 NP digunakan sebagai semacam agen antibakteri yang kuat; mereka dapat membunuh banyak jenis bakteri, termasuk Staphylococcus aureus , Salmonella, Streptococcus mutans , dan seterusnya [6]. Efek antibakteri sebenarnya nonselektif, sementara sebagian besar penelitian saat ini terutama berfokus pada efeknya dalam membunuh bakteri berbahaya, hanya sedikit yang melaporkan apakah TiO2 NP akan membunuh probiotik atau bakteri simbiosis lainnya dan membawa efek buruk bagi manusia. Studi tentang apakah TiO2 NP akan mengubah komposisi normal mikrobiota usus dan menyebabkan kerugian pada ibu hamil juga kurang; oleh karena itu, kami melakukan penelitian ini dari perspektif mikrobiota usus.
Baru-baru ini, semakin banyak penelitian menunjukkan bahwa mikrobiota usus terkait erat dengan penyakit manusia termasuk diabetes tipe 2 [7] dan obesitas [8]. Probiotik dapat mempengaruhi metabolisme wanita hamil dengan diabetes gestasional [9], dan mengubah metilasi gen terkait diabetes pada janin [10]. Studi melaporkan bahwa kadar glukosa plasma meningkat ketika tikus dewasa terpapar TiO2 NP selama 12 minggu [11]. Apakah glukosa darah wanita hamil akan meningkat setelah terpapar dan apakah periode paparan akan lebih pendek tidak dilaporkan.
Semua studi yang disebutkan di atas menyarankan bahwa TiO2 NP dapat mempengaruhi mikrobiota usus dan meningkatkan kadar glukosa plasma, tetapi tidak ada bukti langsung yang membuktikan hubungan antara mikrobiota usus dan kadar glukosa darah ibu, dan mekanismenya juga tidak jelas. Studi sebelumnya terutama berfokus pada studi hewan dewasa, dan efek TiO2 NP pada wanita hamil hanya dipelajari dari perspektif mikrobiota usus. Dalam studi ini, kami menetapkan model paparan kehamilan tikus untuk mengeksplorasi apakah mikrobiota usus ibu akan berubah dan bagaimana mereka berubah setelah betina hamil terpapar TiO2 NP, dan kami mencoba menjawab masalah bahwa efek buruk apa yang akan dibawa ke wanita hamil oleh perubahan mikrobiota usus setelah TiO2 paparan NP. Studi kami mengangkat kekhawatiran tentang keamanan TiO2 NP untuk wanita hamil dan kami mengungkapkan mekanisme potensial.
Bahan dan Metode
Study Design
Berdasarkan studi yang dilakukan oleh Weir, A. dan rekan-rekannya pada manusia [12], rute paparan dan dosis paparan pada tikus ditentukan. Tikus betina diberi gavage harian dengan TiO 5 mg/kg bb/hari2 NP dari hari ke-5 hingga ke-18 setelah kehamilan, dan perkembangannya ditunjukkan pada Gambar 1a. Setiap tikus ditimbang sebelum paparan oral, dan 0,5% metilselulosa diberikan sebagai kontrol kendaraan.
a Desain eksperimental dari penelitian ini. b Gambar TEM dari TiO2 NP, batang =50 nm. c Karakteristik utama TiO2 NP yang diukur atau dilaporkan oleh produsen disajikan
Hewan
Penelitian pada hewan dilakukan dengan izin dari komite etik. Tikus Sprague-Dawley (SD) dibeli dari Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. Tikus betina (n = 8, 12 minggu) dipisahkan dari tikus jantan (n = 8, 14 minggu), dan tikus dengan jenis kelamin yang sama disimpan dalam kandang besar. Semua tikus ditempatkan dalam kondisi suhu- (22 ± 2 °C) dan kelembaban terkontrol (40–60%), dengan siklus terang/gelap 12 jam untuk istirahat 1 minggu. Kemudian tikus betina secara acak dibagi menjadi kelompok kontrol (n = 4) dan grup paparan (n = 4), dan dikawinkan dengan jantan pada rasio 1:1 di kandang individu. Vaginal plug diamati setiap pagi dan adanya vaginal plug mengkonfirmasi kehamilan dan dicatat sebagai hari kebuntingan 0,5 (GD 0,5), dan tikus bunting dibesarkan di kandang terpisah.
TiO2 Persiapan dan Administrasi NP
TiO2 NP adalah produk komersial yang dibeli dari Sigma-Aldrich (13463-67-7). Larutan stok TiO2 NP dilarutkan dalam metilselulosa (0,5%) pada konsentrasi 5 mg/ml menurut penelitian sebelumnya [13], dan disonikasi selama 30 menit (100 W). Diameter hidrodinamik TiO2 NP dalam metilselulosa diukur dengan hamburan cahaya dinamis (DLS).
Pengumpulan Feses dan Persiapan DNA Total Feses
Feses masing-masing tikus dikumpulkan pada GD 0 (sebelum kawin), GD 10, dan GD 17 dengan proses kebuntingan masing-masing. Kotoran disimpan pada suhu -80 °C sebelum keragaman bakteri dianalisis. DNA total tinja diekstraksi menggunakan kit Power Soil DNA (Mo Bio Laboratories, Carlsbad, California, USA) sesuai dengan protokol pabrik. Dan konsentrasi DNA diukur dengan spektrofotometer NanoDrop (NanoDrop™ 2000/2000C, USA).
Sekuensing Gen dan Analisis Data 16S rRNA
Pengurutan bakteri dari gen 16S rRNA dilakukan dengan platform Illumina MiSeq (Hangzhou Guhe Information and Technology Co., Ltd., Zhejiang, China). Daerah V3 dan V4 bakteri 16S rRNA diamplifikasi dengan primer spesifik seperti yang dijelaskan sebelumnya [14]. Dan DNA menjadi sasaran untuk pengurutan Illumina MiSeq setelah diamplifikasi dan dimurnikan. Data sekuensing diproses menggunakan wawasan kuantitatif ke dalam ekologi mikroba (QIIME) menurut penelitian sebelumnya [15]. Data dibaca dan digabungkan dari fragmen DNA asli, dan panjang pembacaan antara 400 dan 500 bp. Urutan chimeric diperiksa lebih lanjut menggunakan QIIME jika terjadi.
Pengumpulan Sampel Darah dan Penentuan Glukosa Darah
Darah vena puasa semua tikus betina juga dikumpulkan sesuai saat feses dikumpulkan. Sampel darah diambil dari vena caudal pada pagi hari setelah 12 jam kelaparan masing-masing pada GD 0, GD 10, dan GD 17. Kemudian kadar glukosa darah puasa segera ditentukan dengan Roche ACCU-CHEK® Performa meter sesuai dengan protokol pabrikan setelah pengumpulan.
Analisis Statistik
Analisis statistik dilakukan dengan Graphpad Prism 6; semua data tentang keragaman bakteri disajikan dengan plot kotak sebagai Mean ± SE, dan signifikansi di antara semua kelompok diperiksa dengan ANOVA satu arah diikuti dengan uji perbandingan berganda Dunnett. P < 0,05 dianggap signifikan secara statistik.
Hasil dan Diskusi
Karakteristik TiO2 NP
Karakteristik utama TiO2 NP diukur dan disajikan sebelum penelitian pada hewan. Gambar 1b menunjukkan bidang visual TiO2 NP di bawah mikroskop elektronik transmisi. Morfologi TiO2 NP hampir berbentuk bola dengan diameter primer sekitar 21 nm. Diameter hidrodinamik rata-rata adalah sekitar 199,5 nm dalam larutan metilselulosa (Gbr. 1c). Kemurnian TiO2 NP adalah ≥ 99,5%, dan luas permukaannya adalah 35–65 m
2
/g menurut laporan pabrikan. Studi terbaru melaporkan bahwa TiO2 kelas nano dan halus2 dapat meningkatkan kadar glukosa darah hewan dewasa setelah paparan oral [11, 16], dan apakah glukosa darah betina hamil akan terpengaruh tidak diketahui. Untuk memperjelas pertanyaan ini dan mekanisme yang mendasarinya, kami menetapkan model paparan tikus hamil untuk mengevaluasi toksisitas TiO2 NP dan untuk menyelidiki bahaya bagi tikus hamil.
Kebanyakan TiO2 partikel dalam produk dengan ukuran utama terutama berkisar antara 60 hingga 300 nm, minoritas (~ 20%) adalah < 100 nm [17], sedangkan studi terbaru menunjukkan bahwa jumlah TiO2 NP dalam beberapa produk makanan jauh lebih besar dari yang kita ketahui (~ 90%), misalnya, permen karet [18]. Seperti diketahui, nanopartikel yang lebih kecil memiliki toksisitas yang lebih tinggi [19, 20], dan betina lebih sensitif terhadap substrat berbahaya selama kehamilan, sehingga sebagian kecil dari TiO2 NP dapat membawa efek yang tidak dapat diabaikan pada wanita hamil daripada sebagian besar partikel halus. Dalam penelitian ini, kami mengekspos model tikus hamil ke TiO berukuran nano2 (~ 21 nm) untuk mempelajari potensi risiko TiO2 NP untuk wanita hamil.
Perubahan Keanekaragaman Bakteri Selama Kehamilan Normal
Selama kehamilan, wanita hamil menjadi lebih sensitif terhadap paparan fisik dan kimia; untuk mengurangi efek operasi manual terhadap implantasi sel telur yang telah dibuahi, hari ke-5 dipilih sebagai hari pertama pemaparan ketika blastula telah selesai implantasi. GD 17 adalah hari terakhir sebelum melahirkan dan GD 10 adalah pertengahan kehamilan. Dinamika normal mikrobioma usus selama kehamilan diperiksa menggunakan sampel tinja dari tiga titik waktu kelompok kontrol (GD 0, GD 10, dan GD 17). Kami mengamati keragaman alfa mikrobioma usus dari waktu ke waktu dengan menghitung indeks Shannon, Simpson, dan Chao1, tetapi perbedaannya tidak signifikan (Gbr. 2a). Berdasarkan analisis penskalaan multi-dimensi non-metrik (NMDS), tidak ada perbedaan nyata yang ditemukan pada sampel dari titik waktu yang berbeda (Gbr. 2b), yang konsisten dengan penelitian sebelumnya [21, 22]. Diagram Venn (Gbr. 2c) menunjukkan unit taksonomi operasional bersama dan spesifik (OTU) dalam sampel titik waktu yang berbeda, dan OTU bersama dari tiga titik waktu (GD 0, GD 10, GD 17) pada kelompok kontrol adalah 164; hasil ini menunjukkan bahwa jumlah OTU spesifik meningkat seiring waktu selama kehamilan. Hasil kami menunjukkan bahwa mikrobiota usus mengungkapkan tidak ada perubahan signifikan selama kehamilan normal, dan perubahan tersebut tidak akan membawa efek buruk dan bahkan bermanfaat bagi ibu. Hasil kami menunjukkan bahwa perubahan mikrobiota usus mungkin merupakan hasil dari proses kehamilan, yang mungkin disebabkan oleh perubahan hormonal wanita hamil [23], mirip dengan perubahan flora vagina selama kehamilan [24]. Selain itu, ini mungkin merupakan prasyarat untuk kehamilan normal.
Perubahan karakteristik mikrobiota usus pada tikus kontrol (tidak terpajan) selama kehamilan normal. a Keanekaragaman alfa mikrobioma usus diungkapkan oleh indeks Shannon, Simpson, dan Chao1. b Keragaman beta diungkapkan oleh analisis penskalaan multi-dimensi non-metrik (NMDS). c Nomor unit taksonomi operasional (OTU) yang unik dan berbagi disajikan dalam diagram Venn. Ctrl D0 berarti tikus di kelompok kontrol sebelum kawin, Ctrl d10 dan Ctrl d17 berarti tikus kontrol di GD 10 dan GD 17, masing-masing
Perubahan Keanekaragaman Bakteri Setelah Terpapar TiO2 NP Selama Kehamilan
Studi menunjukkan bahwa mikrobiota usus sangat penting untuk pemeliharaan situasi kekebalan normal [25]; perubahan alami mikrobiota usus selama kehamilan normal dapat mengatur sistem kekebalan untuk menerima implantasi telur yang dibuahi [26]. Sementara itu, perubahan alami mikrobiota usus selama kehamilan normal juga dapat membantu ibu hamil beradaptasi dengan perubahan metabolisme selama kehamilan. Setelah perubahan mikrobiota usus melebihi "tingkat yang tepat", hasil kehamilan yang merugikan dapat terjadi. Jadi kami menganalisis perubahan mikrobiota setelah TiO2 Paparan NP di bagian berikut. Efek TiO2 NP pada keragaman bakteri selama kehamilan dievaluasi dengan menganalisis keragaman alfa dan keragaman beta pada GD 0, GD10, dan GD17 setelah betina terpapar nanopartikel. Hasil penelitian menunjukkan bahwa alpha-diversity menunjukkan tren peningkatan di Shannon, dan perubahan signifikan pada indeks Simpson (P < 0,05) bila dibandingkan dengan kehamilan normal, tetapi tidak ada perbedaan dalam Chao1 (Gbr. 3a). Analisis NMDS (Gbr. 3b) juga tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan seperti pada kehamilan normal, tetapi setelah terpapar TiO2 NP, OTU spesifik dalam sampel menurun pada pertengahan dan akhir kehamilan (Gbr. 3c). Selama kehamilan normal, keragaman mikrobiota usus tidak memiliki perubahan yang jelas, tetapi kami mengamati tren peningkatan keragaman bakteri dalam tinja ibu setelah tikus betina terpapar TiO2 NP selama kehamilan, yang mungkin disebabkan oleh TiO2 NP menjadi agen antibakteri yang sangat efisien, dan dapat membunuh banyak jenis bakteri; mereka menghambat bakteri dominan di usus dan bakteri yang awalnya ditekan dapat bereproduksi dalam kondisi ini. Studi menunjukkan bahwa mikrobiota usus dikaitkan dengan banyak penyakit, termasuk diabetes, obesitas, hipertensi [27], dan kanker [28]; hubungan antara mikrobiota usus dan diabetes gestasional juga telah dikonfirmasi [29]. Alasan mengapa tidak ada perubahan signifikan antara GD 0, GD10, dan GD17 yang diamati setelah paparan mungkin karena TiO2 NP “relatif aman” atau perubahan mikrobiota yang disebabkan oleh TiO2 Paparan NP dapat ditutupi oleh perubahan mikrobiota terkait kehamilan.
Perubahan karakteristik mikrobiota usus pada tikus yang terpapar selama kehamilan. a Keragaman alfa mikrobioma usus diungkapkan oleh indeks Shannon, Simpson, dan Chao1. b Keragaman beta diungkapkan oleh analisis NMDS. c Nomor OTU unik dan berbagi disajikan dalam diagram Venn. Uji D0 berarti sampel yang dikumpulkan dari tikus sebelum terpapar TiO2 NP, Uji d10, dan Uji d17 berarti sampel yang dikumpulkan dari tikus yang terpapar masing-masing pada GD 10 dan GD 17
Perubahan Mikrobiota Usus pada Trimester Kedua Setelah Terpapar TiO2 NP
Untuk mengecualikan efek kehamilan dan mengetahui lebih lanjut efek independen TiO2 NP pada mikrobiota usus, kami membandingkan perbedaan mikrobioma usus antara kelompok kontrol dan kelompok perlakuan menggunakan sampel yang dikumpulkan dari trimester kedua (GD 10). Tidak ada perbedaan signifikan dari alpha-diversity yang ditemukan menurut indeks Shannon, Simpson, dan Chao1 (Gbr. 4a). Sebuah perbedaan yang luar biasa diamati antara kedua kelompok berdasarkan analisis NMDS (Gbr. 4b). Gambar 4c menunjukkan bahwa paparan TiO2 NP menyebabkan perubahan beberapa OTU spesifik pada kelompok perlakuan dibandingkan dengan kontrol (Venn). Hasil ini menunjukkan bahwa TiO2 NP relatif aman dan tidak akan menyebabkan dysbacteriosis yang jelas. Namun komposisi flora, yaitu kelimpahan genus tertentu, berubah masing-masing pada trimester kedua dan akhir kehamilan. Untuk mengetahui lebih lanjut potensi risiko dari perubahan yang terjadi selama kehamilan dan mengeksplorasi efek samping yang mungkin ditimbulkan, kami mengidentifikasi perubahan fungsional mikrobiota usus dengan bioinformatika. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dua biomarker dominan, Ellin6075 dan Clostridiales, ditemukan dengan analisis LefSe (linear discriminant analysis (LDA)> 2). Kelimpahan Ellin6075 berkurang dan Clostridiales meningkat setelah TiO2 Paparan NP masing-masing (Gbr. 4d). Ellin6075 diisolasi dari peternakan Australia, tetapi hanya sedikit informasi yang tersedia mengenai sifat atau fungsi fenotipiknya, sehingga efeknya pada kehamilan memerlukan penyelidikan lebih lanjut. Yan dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa Clostridium meningkat secara signifikan pada tikus SD obesitas [30], yang konsisten dengan temuan kami bahwa Clostridiales hidup berdampingan dengan tingkat glukosa darah yang tinggi. Untuk mengungkapkan efek perubahan mikrobiota usus pada kehamilan, kami memperkirakan perbedaan gen dalam sampel tinja menggunakan penyelidikan filogenetik komunitas dengan rekonstruksi keadaan yang tidak teramati (PICRUSt) (Gbr. 4e), dan menemukan bahwa gen tentang fungsi terkait diabetes mellitus tipe 2 dan protein biosintesis lipid diperkuat pada kelompok perlakuan, sedangkan metabolisme taurin dan hipotaurin melemah. Para peneliti telah menunjukkan bahwa mikrobiota usus dapat menghasilkan asam lemak rantai pendek, termasuk asam asetat, asam propionat, dan mengatur glukosa darah inang secara bergantian [31]. Dan perubahan taurin dan hipotaurin juga sesuai dengan fakta bahwa taurin dapat menurunkan konsentrasi glukosa darah ibu [32].
Perubahan karakteristik mikrobiota usus antara tikus kontrol dan TiO2 Tikus yang terpapar NP pada GD 10. a , b Keragaman alfa dan beta mikrobioma usus disajikan sebagai indeks Shannon, Simpson, dan Chao1, serta analisis NMDS. c Diagram Venn menunjukkan karakteristik OTU. d , e Biomarker dominan dan fungsi gen terkait ditemukan oleh Lefse dan investigasi filogenetik komunitas dengan masing-masing prediksi rekonstruksi keadaan yang tidak teramati (PICRUSt). D10 Ctrl berarti tikus kontrol di GD 10, Tes d10 berarti tikus eksposur di GD 10
Perubahan Mikrobiota Usus pada Akhir Kehamilan Setelah Terpapar TiO2 NP
Mikrobioma usus akhir kehamilan diperiksa dengan sampel tinja yang dikumpulkan pada GD17. Tidak ada perbedaan signifikan yang ditemukan dalam alpha-diversity (Gbr. 5a). Sampel-sampel ini dibagi secara signifikan oleh kelompok kontrol dan perlakuan dalam model NMDS (Gbr. 5b). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5c, penurunan jumlah OTU yang diamati ditemukan pada kelompok perlakuan. Kami juga menggunakan Lefse untuk mengidentifikasi biomarker potensial. Khususnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5d, kelimpahan Ellin6075 bertahan menurun pada kelompok perlakuan selama akhir kehamilan (LDA > 2), dan kelimpahan Dehalobacteriaceae menurun dengan paparan TiO2 NP juga (LDA > 2). Pada tahap ini, perubahan gen terkait diabetes mellitus tidak diamati, yang menunjukkan bahwa trimester kedua, bukan trimester akhir, adalah jendela sensitif untuk TiO2 NP untuk meningkatkan glukosa darah ibu. Dan hasilnya sesuai dengan pengakuan klinis kami bahwa, dokter kami melakukan tes toleransi glukosa oral (OGTT), diagnosis umum diabetes gestasional manusia, untuk menyaring diabetes gestasional pada wanita hamil pada trimester kedua (sekitar minggu ke-26 di wanita hamil). Hasil penelitian menunjukkan bahwa glukosa darah puasa mengalami peningkatan pada GD 10 setelah tikus bunting terpajan TiO2 NP, dan sebelum hasil sebelumnya dilaporkan (~ 12 minggu) pada hewan dewasa [11], yang membuktikan fakta bahwa betina hamil lebih sensitif daripada orang dewasa.
Perubahan karakteristik mikrobiota usus antara tikus kontrol dan TiO2 Tikus yang terpapar NP pada GD 17. a Indeks Shannon, Simpson, dan Chao1 yang mempresentasikan alpha-diversity dibandingkan antara dua kelompok. b Keragaman beta diungkapkan oleh analisis NMDS. c Diagram Venn menunjukkan OTU yang unik dan berbagi dalam dua kelompok. d Lefse menemukan kandidat biomarker (LDA > 2) dan perbedaan fungsi gen diprediksi. e Kadar glukosa darah puasa tikus diukur pada GD 0, GD 10, dan GD 17 setelah terpapar TiO2 NP. D17 Ctrl dan D17 Test berarti tikus kontrol dan tikus terpajan masing-masing pada hari ke-17 kebuntingan
Pengaruh TiO2 NP pada Glukosa Darah Setelah Paparan Prenatal
Untuk membuktikan hasil prediksi PICRUSt, kami mengukur glukosa darah puasa tikus masing-masing pada GD10 dan GD17. Setelah tikus bunting dipapar TiO2 NP selama 12 hari (GD5-GD17), kadar glukosa darah puasa diukur. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5e, dibandingkan dengan kelompok kontrol, kadar glukosa puasa tikus meningkat secara signifikan pada kedua GD10 (P < 0,05) dan GD17 (P < 0.01) setelah terpapar TiO2 NP, yang sesuai dengan laporan sebelumnya bahwa TiO2 NP dapat meningkatkan kadar glukosa darah hewan dewasa [11, 33]. Tetapi peningkatan nilai antara kelompok kontrol dan GD 17 relatif kecil (~ 0,5 mM), dan tidak mencapai standar diabetes gestasional [34]. Hasilnya menunjukkan bahwa, ibu soliter terpapar TiO2 NP selama hamil tidak cukup untuk menginduksi diabetes gestasional, tetapi peningkatan glukosa darah dapat membawa efek buruk pada wanita hamil dan keturunannya. Dan dilaporkan bahwa ibu yang terpapar glukosa darah yang lebih tinggi selama kehamilan dapat meningkatkan risiko obesitas dan toleransi glukosa abnormal pada janin [35], yang juga mengingatkan kita bahwa TiO2 NP dapat membawa potensi risiko bagi keturunannya.
Kesimpulan
Studi kami menunjukkan bahwa paparan prenatal TiO2 NP dapat meningkatkan kadar glukosa darah puasa ibu, dan perubahan mikrobiota usus mungkin menjadi mekanisme yang mendasarinya. Dan kami menarik kesimpulan bahwa TiO2 NP dapat meningkatkan risiko diabetes gestasional pada wanita hamil manusia, yang seharusnya menarik perhatian kita.
Singkatan
DLS:
Hamburan cahaya dinamis
GD:
Hari kehamilan
LDA:
Analisis diskriminan linier
NMDS:
Penskalaan multi-dimensi non-metrik
OGTT:
Tes toleransi glukosa oral
OTU:
Unit taksonomi operasional
PICRUSt:
Penyelidikan filogenetik komunitas dengan rekonstruksi negara yang tidak teramati
