Профессиональные посудомоечные машины приобрели популярность с 2000-х годов [8] потому, что они выполняют механическую работу по мойке посуды за человека и обеспечивают ее чистоту и дезинфекцию В такой специализированной технике где используются высокие температуры и давление, которые достигаются в течение 1–2 минут, но применяется ограниченное количество воды, потенциально токсичные количества этоксилатов спирта остаются в ней и после завершения цикла мытья. https://medach.pro/post/2911

В профессиональной посудомоечной машине вода, объемом от 3 до 4 литров, нагревается не менее чем до 65°C, а моющее средство добавляется для максимум 60-секундного цикла мойки при давлении от 2 до 4 атмосфер. Далее следует цикл ополаскивания/сушки с добавлением 3–4 л воды и ополаскивателя, нагретого до 82°C. Следует отметить, что промывок для удаления остатков ополаскивателя не существует. Эти 2 цикла завершаются за 60–150 секунд, в зависимости от типа используемой профессиональной посудомоечной машины [22,23]. После цикла ополаскивания разведение остатков моющего средства варьируется от 1:250 до 1:667 (для посудомоечных машин), ополаскивателя — от 1:2000 до 1: 10 000. Моющие средства и ополаскиватель, используемые в профессиональных посудомоечных машинах, содержат несколько потенциально опасных веществ; однако их токсичность в отношении эпителиальных клеток желудочно-кишечного тракта полностью не исследована.

Распространенность аллергических заболеваний, особенно пищевой аллергии и эозинофильного эзофагита, с начала века достигла тревожных цифр [30,31]. Для объяснения беспрецедентного роста этих заболеваний недавно была предложена «гипотеза эпителиального барьера», суть которой заключается в токсичном воздействии опасных веществ, которые нарушают функцию эпителиального барьера [5,32]. Эта тенденция особенно заметна при заболеваниях, связанных с нарушением кишечного барьера и микробным дисбиозом в кишечнике. Повышенная распространенность многих хронических воспалительных заболеваний, связанных с отсутствием «герметичности» эпителиального барьера кишечника, побудила авторов исследовать, какую роль играют широко распространенные средства для мытья посуды и для посудомоечных машин, среди прочих причинных факторов. Исследование напечатано в американском журнале аллергологии и клинической иммунологии. www.jacionline.org

Авторы предположили, что если остатки моющего средства и ополаскивателя не будут удаляться полностью, они могут остаться на поверхности посуды после высыхания. Целью работы было исследовать влияние применения профессиональных и бытовых посудомоечных машин и ополаскивателей на цитотоксичность, барьерную функцию, транскриптом и экспрессию белка в эпителиальных клетках желудочно-кишечного тракта человека.

Методы

На проницаемых подложках были установлены энтероцитарные границы жидкость-жидкость, и были исследованы прямая клеточная цитотоксичность, трансэпителиальное электрическое сопротивление, парацеллюлярный поток, проведены иммунофлуоресцентное окрашивание, секвенирование РНК-транскриптома и прицельный протеомный анализ. Поскольку первичные клетки кишечного эпителия невозможно культивировать более нескольких дней [33], в данном исследовании эксперименты проводились на клетках Caco-2 (эта клеточная линия наиболее хорошо зарекомендовала себя в качестве выращиваемых in vitro эпителиальных клеток кишечника). Линия клеток Caco-2 применялась во многих работах (фигурирует в более чем 20 000 публикаций), а также является текущим критерием стандарта модели кишечного барьера; клетки выращиваются на полупроницаемом фильтре на границе раздела сред жидкость-жидкость. Клетки спонтанно дифференцируются и пролиферируют подобно кишечным энтероцитам. Дифференцированные клетки Caco-2 сохраняют структуру микроворсинок щеточной каймы, образуют межклеточные ПС и продуцируют различные метаболические ферменты, расположенные в кишечном эпителии [34,35]. 

Результаты

Бытовые моющие средства содержат широкий спектр возможных токсичных веществ, включая лаурилсульфат натрия, этоксилаты спирта, отбеливающие вещества, ферменты, отдушки и т. д., и оказались токсичны до разведения 1:20 000. Разные компоненты и дозы и могут быть и причиной их неодинаковой токсичности.

Нарушение эпителиального барьера, особенно с помощью ополаскивателя, наблюдалось в культурах на границе раздела жидкость-жидкость, органоидах и кишечнике-на-чипе, демонстрируя снижение трансэпителиального электрического сопротивления, увеличение парацеллюлярного потока и не регулярное и гетерогенное иммуноокрашивание плотных контактов. Когда отдельные компоненты ополаскивателя исследовались по отдельности, этоксилаты спирта проявляли сильный токсический и разрушающий барьер эффект. Данные секвенирования РНК, транскриптома и протеомики выявили активацию клеточной гибели, передачи сигналов и коммуникации, развития, метаболизма, пролиферации, а также иммунных и воспалительных реакций эпителиальных клеток. Экспрессия генов, участвующих в выживании клеток, эпителиальном барьере, передаче сигналов цитокинов и метаболизме, была изменена ополаскивателем в концентрациях, используемых в профессиональных посудомоечных машинах. Авторы идентифицировали этоксилаты спирта как тот компонент ополаскивателя, который является «главным виновником» в нарушении целостности кишечного эпителиального барьера, а также в активации врожденного иммунного ответа и провоспалительных транскрипционных факторов. Несмотря на то, что допустимый коэффициент разведения составляет от 1: 2 000 до 1: 10 000, даже разведение 1: 40 000 оказало влияние на многие гены и белки. Постоянное воздействие моющих средств, ополаскивателей и других опасных веществ может вызывать синергетический эффект в разрушении эпителиального барьера. Учитывая, что дефект эпителиального барьера может способствовать проникновению аллергенов и вызвать воспалительную реакцию, которая может инициировать или усугубить многие хронические воспалительные заболевания, в дальнейшем необходимо оценить опасность для здоровья этоксилатов спирта в концентрациях, присутствующих в ополаскивателе, а также определить наиболее безопасные альтернативы.

Этоксилаты спирта, присутствующие в ополаскивателе, были идентифицированы как компонент, вызывающий воспаление эпителия и повреждение барьера.

Согласно гипотезе эпителиального барьера, факторы, повреждающие его, запускают порочный круг, который можно охарактеризовать эпителиитом, миграцией микробиоты в субэпителиальное пространство и дисбиозом. Тяжесть патологии, вызываемой этими вредными факторами, зависит от самих веществ, продолжительности их воздействия, дозы и вида пораженных тканей. В соответствии с этим многие аллергические, аутоиммунные и метаболические заболевания связаны с повреждением эпителиальных барьеров. Миграция микробиома в субэпителиальные области и колонизация условно-патогенными микроорганизмами индуцирует реакцию изгнания этих внедряющихся в ткани микробов, что рассматривается как ведущая причина реакций гиперчувствительности второго типа [5]. Это согласуется с развитием IgE-опосредованного ответа на колонизацию основным условно-патогенным возбудителем Staphylococcus aureus [7]. Кроме того, при эпителиите повышается уровень аларминов: IL-25, IL-33 и TSLP (тимусный стромальный лимфопоэтин) — хорошо известные индукторы иммунных реакций второго типа [48].

В настоящем исследовании авторы зафиксировали усиленную экспрессию мРНК TSLP и IL-33 в ответ на воздействие ополаскивателя, несмотря на низкие концентрации последнего.

Желудочно-кишечный барьер состоит из межклеточных белков ПС, расположенных вокруг апикальной области эпителиоцитов [52]. Среди ПС основными трансмембранными белками являются OCLN (окклюдин) и CLDN (клаудины), а ZO-1 (зона окклюдинов) — белок внутриклеточных бляшек, который взаимодействует как с трансмембранными, так и с белками цитоскелета [4]. В данном исследовании определение OCLN и CLDN1 проводилось с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания клеток, подвергшихся воздействию ополаскивателя, чтобы выяснить, является ли причиной снижения TEER изменения в локализации белка ПС. 

Рис. 1. Дозозависимая цитотоксичность клеток Caco-2 в ответ на профессиональное моющее средство для посудомоечных машин и ополаскиватель. A, Цитотоксичность монослойных культивируемых клеток Caco-2, обработанных профессиональным моющим средством для посудомоечных машин и ополаскивателем по отдельности или в виде смеси в течение 24 часов в различных разведениях. Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (n = 3 на группу в двойных культурах). B, Репрезентативные фазово-контрастные изображения монослойных культивируемых клеток Caco-2, обработанных профессиональным моющим средством и ополаскивателем по отдельности или в виде смеси в течение 24 часов. Коэффициенты разбавления указаны в верхней части изображения. Аналогичные результаты были получены при использовании 3 различных моющих и ополаскивающих средств для профессиональных посудомоечных машин. v/v , Объем/объем.

Рис. 2. Ополаскиватель снижал TEER и повышал PF в дифференцированных клетках Caco-2. A, C и E, TEER измеряли каждые 24 часа в течение 9 дней для клеток, обработанных детергентом и ополаскивателем по отдельности или в виде смеси. B, D и F измеряли PF в ответ на 72-часовое воздействие моющего средства и ополаскивателя по отдельности или в смеси. Данные представлены как среднее значение ± стандартное отклонение (n = 6 для всех разведений в трех экземплярах). Аналогичные результаты были получены при использовании двух других имеющихся в продаже профессиональных моющих средств для посудомоечных машин и ополаскивателей. ∗ P < 0,05, критерий согласованных пар Уилкоксона.

ФИГ. 4. Дифференциально экспрессируемые гены в ответ на ополаскиватель в монослойных культивируемых клетках Caco-2. На диаграмме Венна показано количество дифференциально экспрессируемых генов, обнаруженных с помощью секвенирования РНК в ответ на ополаскиватель в разведениях 1:10 000 (n = 5) и 1:40 000 (n = 5) через 24 часа. B — графики Volcano, иллюстрирующие дифференциальную экспрессию генов в ответ на ополаскиватель в 2 разных разведениях. Активированные гены отмечены красным; подавленные гены показаны синим цветом. C. Гены со значительной активацией и подавлением в ответ на ополаскиватель в 2 разных разведениях анализировали на обогащение пути в соответствии с биологическим процессом GO.

Рис. 5. Ополаскиватель изменяет экспрессию мРНК основных генов TJ и AJ. A и B, гены, которые значительно изменились в ответ на ополаскиватель по сравнению с отсутствием воздействия ( соотношение log _{2 ).} * Р  < 0,05. ∗∗ P  < 0,01. ∗∗∗ P  < 0,001.

ФИГ. 8. Этоксилаты спирта индуцировали нарушение целостности эпителиального барьера. A, Репрезентативные фазово-контрастные изображения монослойных культивируемых клеток Caco-2, обработанных этоксилатами спиртов в разведении 1:10000 в течение 24 часов. B. Цитотоксичность монослойных клеток Caco-2, обработанных компонентами ополаскивателя по отдельности или в виде смеси в течение 24 часов. Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (n = 3 в двойных культурах). C и D, TEER измеряли каждые 24 часа в течение 9 дней, а PF измеряли через 72 часа в ответ на компоненты ополаскивателя по отдельности или в виде смеси. Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение (n = 6). ∗ P  < 0,05, критерий согласованных пар Уилкоксона.

Обобщая вышесказанное, настоящее исследование дает новое представление об основных механизмах повреждения кишечного эпителиального барьера в ответ на использование профессионального ополаскивателя для посудомоечных машин.  

Ссылка на источник