Bahan kimia pengganggu endokrin (EDC) adalah zat eksogen yang mengganggu fungsi normal sistem endokrin dengan meniru, memblokir, atau mengubah jalur pensinyalan hormonal (Priyadarshini dkk., 2023). Secara tradisional, EDC mencakup bahan kimia industri, pestisida, dan farmasi (Li dkk., 2021), tetapi bukti yang muncul menunjukkan bahwa nanoplastik, termasuk nanopartikel polistirena (PSNP), juga menunjukkan sifat pengganggu endokrin (Torres-Ruiz dkk., 2023). Nanoplastik dapat menyerap polutan lingkungan, melarutkan zat aditif kimia, dan berinteraksi langsung dengan reseptor seluler, yang berpotensi mengganggu homeostasis endokrin (Ullah dkk., 2022). Setelah terinternalisasi, nanoplastik dapat menimbulkan toksisitas melalui berbagai mekanisme, termasuk stres oksidatif, inflamasi, genotoksisitas, dan gangguan endokrin (Sarasamma dkk., 2020; Shi dkk., 2024; Yong dkk., 2020; Zhou dkk., 2023). Sebagai EDC yang poten, PSNP dapat mengganggu proses hormonal penting seperti biosintesis hormon, metabolisme, dan pensinyalan yang dimediasi reseptor (Ahn dan Jeung, 2023), menimbulkan masalah kesehatan yang signifikan, terutama selama periode perkembangan kritis.
Di antara target molekuler EDC, reseptor estrogen (ER), terutama ER伪 dan ER尾, memainkan peran penting dalam mengatur perkembangan saraf, reproduksi, dan perilaku (Maioli dkk., 2021). ER memengaruhi diferensiasi dan pematangan neuron dopaminergik dan kolinergik, yang penting untuk kontrol motorik, pengaturan suasana hati, kognisi, dan perilaku (Bendis dkk., 2024; Teleanu dkk., 2022). Gangguan pensinyalan ER selama perkembangan awal dapat mengakibatkan disregulasi neurotransmiter, hilangnya neuron, dan gangguan perilaku akibat perubahan sintesis dan jalur pensinyalan (Maioli dkk., 2021). Meskipun neurotoksisitas yang diinduksi PSNP telah semakin banyak didokumentasikan (Torres-Ruiz dkk., 2023; Zhou dkk., 2023), keterlibatan spesifik mekanisme yang dimediasi ER masih kurang dipahami. Untuk mengatasi hal ini, antagonis ER selektif ICI 182.720 (ICI) telah digunakan secara luas dalam model ikan zebra dan mamalia untuk memblokir pensinyalan ER dan mengonfirmasi efek neurodevelopmental dan perilaku yang bergantung pada ER (Muler dkk., 2020; Saputra dkk., 2024a). Pada model ikan zebra, ko-paparan ICI telah digunakan untuk mengonfirmasi gangguan perkembangan dan perilaku yang bergantung pada ER setelah paparan senyawa pengganggu endokrin (Adam dkk., 2021; Xia dkk., 2022), yang menyoroti relevansinya dalam studi mekanistik yang melibatkan neurotoksisitas yang diinduksi PSNP. Sistem neurotransmiter dopaminergik dan kolinergik sangat rentan terhadap neurotoksisitas perkembangan, karena keduanya mengalami diferensiasi cepat selama embriogenesis dan secara langsung memengaruhi koordinasi motorik, regulasi emosi, dan proses kognitif tingkat tinggi (Speranza dkk., 2021; Teleanu dkk., 2022). Biosintesis dopamin, yang dikendalikan oleh enzim pembatas laju tirosin hidroksilase (TH), sangat penting untuk perilaku motorik, pemrosesan penghargaan, dan regulasi suasana hati (Bueno-Carrasco dkk., 2022). Gangguan ekspresi TH telah dikaitkan dengan disfungsi dopaminergik dan gangguan perilaku (Liu dkk., 2021). Demikian pula, sistem kolinergik, yang menggunakan asetilkolin sebagai neurotransmiter utamanya, mengatur transmisi sinaptik, pembelajaran, dan fungsi neuromuskular (Huang dkk., 2022). Kadar asetilkolin dimodulasi secara ketat oleh asetilkolinesterase (AChE), dan perubahan aktivitas AChE telah dikaitkan dengan penurunan kognitif, disfungsi motorik, dan kelainan perilaku (Trang dan Khandhar, 2025). Dengan demikian, disregulasi neurotransmiter dapat menjadi hasil neurotoksik utama dari paparan PSNP.
Ikan zebra (Danio rerio) banyak digunakan untuk mempelajari neurotoksisitas yang diinduksi PSNP karena embrionya yang transparan, memungkinkan pengamatan perkembangan saraf secara langsung, dan sistem dopaminergiknya yang terkarakterisasi dengan baik (Torres-Ruiz dkk., 2023; Zhou dkk., 2023). Paparan terhadap nanoplastik telah terbukti menginduksi stres oksidatif, mengubah ekspresi gen perkembangan saraf, dan mengganggu perilaku pada ikan zebra, termasuk gangguan gerak, berkurangnya eksplorasi, dan peningkatan respons seperti kecemasan (Sarasamma dkk., 2020; Sun dkk., 2024; Torres-Ruiz dkk., 2023; Wijeratne dkk., 2005). Perubahan neurobehavioral ini menunjukkan dampak yang luas pada fungsi dan perkembangan otak.
Selain itu, paparan PSNP telah dikaitkan dengan perubahan kadar estrogen endogen , yang mengindikasikan potensi efek gangguan endokrin (Sarasamma dkk., 2020). Terlepas dari wawasan ini, mekanisme spesifik yang mendasari neurotoksisitas yang diinduksi PSNP masih belum jelas, terutama apakah efek ini dimediasi melalui pensinyalan ER. Penelitian ini bertujuan untuk menguji secara ketat hipotesis bahwa PSNP bertindak sebagai pengganggu endokrin dengan mengubah kadar neurotransmiter, aktivitas lokomotor, dan ekspresi gen pada embrio dan larva ikan zebra melalui mekanisme yang dimediasi RE. Indikator kunci seperti area neuron TH-positif, apoptosis otak, perilaku lokomotor, ekspresi gen dopaminergik dan apoptosis, dan aktivitas AChE dinilai. Untuk mengonfirmasi keterlibatan RE, antagonis RE ICI 182.720 digunakan. Penggunaan ICI memungkinkan evaluasi kritis apakah pemblokiran jalur RE dapat menghambat atau membalikkan perubahan neurobehavioral dan molekuler yang diinduksi oleh paparan PSNP. Temuan penelitian ini akan meningkatkan pemahaman kita tentang potensi pengganggu endokrin nanoplastik dan dampaknya terhadap perkembangan saraf dini, memberikan wawasan penting tentang implikasi lingkungan dan kesehatannya yang lebih luas.
Nanoplastik polistirena (PSNP) merupakan pengganggu endokrin yang sedang berkembang dengan potensi neurotoksik yang signifikan. Studi ini mengevaluasi dampak paparan PSNP terhadap kadar neurotransmiter, aktivitas lokomotor, dan ekspresi gen pada embrio dan larva ikan zebra (Danio rerio), dengan fokus pada jalur pensinyalan reseptor estrogen (ER) menggunakan antagonis ICI 182.720 (ICI). Embrio ikan zebra terpapar berbagai konsentrasi PSNP (0,01, 0,1, 1, dan 10 碌g/mL) dengan atau tanpa ko-inkubasi ICI 10 碌M dari 2 hingga 120 jam setelah lahir. Paparan PSNP secara signifikan mengurangi area neuron TH-positif, peningkatan apoptosis di otak, gangguan aktivitas lokomotor, dan peningkatan perilaku seperti kecemasan. Efek-efek ini dikaitkan dengan penurunan ekspresi gen dopaminergik (th1, th2, dat, ddc), peningkatan penanda apoptosis (tp53, casp3, casp9, bax), dan penurunan ekspresi anti-apoptosis bcl2a. Selain itu, PSNP secara signifikan mengurangi aktivitas asetilkolinesterase (AChE). Menariknya, ko-inkubasi dengan ICI membalikkan kadar neurotransmiter, mengurangi apoptosis otak, menormalkan respons lokomotor, perubahan ekspresi gen, dan mengembalikan aktivitas AChE ke tingkat kontrol, yang menunjukkan bahwa efek neurotoksik PSNP dimediasi melalui jalur RE. Studi ini memberikan bukti bahwa PSNP bertindak sebagai pengganggu endokrin, mengganggu pensinyalan neurotransmiter, mendorong apoptosis otak, dan mengubah perilaku melalui jalur RE selama perkembangan awal ikan zebra.
Artikel di atas disarikan dari paper yang telah diterbitakan dijurnal berikut:
Febriyansyah Saputra, Yu-Tzu Tsao, Azzah Dyah Pramata, Agoes Soegianto,
Shao-Yang Hu. 2025. Polystyrene nanoplastics act as endocrine disruptors altering neurotransmitter levels and locomotor activity via estrogen receptor during early zebrafish development. Aquatic Toxicology, 286, 107468.
