Mikroplastika s "krono" sirotkinih beljakovin moti delo nevronov in mikroglije

Znanstveniki iz DGIST (Južna Koreja) so pokazali, da mikroplastika, ko vstopi v biološka okolja (na primer kri), hitro "poraste" z beljakovinami in tvori tako imenovano beljakovinsko korono. V poskusu so takšni "kronani" delci povzročili znatno reorganizacijo proteoma v nevronih in mikrogliji: trpeli so sinteza beljakovin, predelava RNK, presnova lipidov in transport med jedrom in citoplazmo; hkrati so se aktivirali vnetni signali. Zaključek: mikroplastika, povezana z beljakovinami, je lahko biološko bolj nevarna kot "goli" delci. Članek je bil objavljen v reviji Environmental Science & Technology.

Ozadje študije

• Mikro- in nanoplastika (MNP) se že nahaja v človeških tkivih, vključno z možgani. V letih 2024–2025 so neodvisne skupine potrdile prisotnost MNP v jetrih, ledvicah in možganih umrlih ljudi ter pokazale naraščajoče koncentracije sčasoma. Ločena študija je odkrila mikroplastiko v vohalnem čebulici, kar kaže na nosni »obvoz« do osrednjega živčevja.
• Kako delci vstopijo v možgane. Poleg vohalnega trakta številne študije in pregledi na živalih kažejo na možnost prehajanja mikronanoplastike skozi krvno-možgansko pregrado (KMP) s posledičnim nevroinflamatornim procesom in disfunkcijo živčnega tkiva.
• »Proteinska korona« določa biološko identiteto delcev. V bioloških okoljih se površine nanodelcev hitro prekrijejo z adsorbiranimi beljakovinami (proteinska korona), in prav korona določa, kateri receptorji »prepoznajo« delec, kako se porazdeli med organi in kako strupen je. To je dobro opisano v nanotoksikologiji in se vse bolj prenaša na mikro-/nanoplastiko.
• Kaj je bilo do sedaj znanega o nevrotoksičnosti. Poskusi in pregledi in vivo so povezali izpostavljenost MNP s povečano prepustnostjo krvno-možganske barijere, aktivacijo mikroglije, oksidativnim stresom in kognitivnimi okvarami; vendar so bili mehanizmi na ravni proteoma, zlasti v človeških nevronih in mikrogliji, omejeni.
• Kakšno »vrzel« zapolnjuje nov članek iz revije Environmental Science & Technology? Avtorji so prvič sistematično primerjali učinke mikroplastike, »kronane« s serumskimi beljakovinami, v primerjavi z »golimi« delci na proteom nevronov in mikroglije, kar kaže, da korona krepi neugodne premike v temeljnih celičnih procesih. To približa okoljski problem MNP specifičnim molekularnim mehanizmom tveganja za možgane.
• Zakaj je to pomembno za oceno tveganja? Laboratorijski testi toksičnosti plastike brez upoštevanja korone lahko podcenijo nevarnost; pravilneje je modelirati vpliv delcev v prisotnosti beljakovin (kri, cerebrospinalna tekočina), kar pregledni članki že priporočajo.

Kaj točno so storili?

• V laboratoriju so mikroplastiko inkubirali v mišjem serumu, da so na površini delcev tvorili beljakovinsko "krono", nato pa so delce izpostavili možganskim celicam: gojenim nevronom (miš) in mikrogliji (človeška linija). Po izpostavitvi so proteom celic pregledali z masno spektrometrijo.
• Za primerjavo je bil ocenjen tudi učinek "gole" mikroplastike (brez krone). To je omogočilo določitev, kolikšen delež toksičnega signala prinaša beljakovinska lupina na delec.

Ključni rezultati

• Beljakovinska korona spremeni »osebnost« plastike. Kot pričakujejo zakoni nanotoksikologije, mikrodelci adsorbirajo heterogeno plast beljakovin v serumu. Takšni kompleksi so povzročili veliko bolj izrazite spremembe v izražanju beljakovin v možganskih celicah kot »goli« delci.
• Zadetek osnovnih procesov celice. Z "kronano" mikroplastiko so se zmanjšale komponente mehanizma za prevajanje in obdelavo RNK, premaknile so se poti presnove lipidov in motil je bil nukleocitoplazemski transport – torej so trpele "temeljne" funkcije preživetja in plastičnosti živčne celice.
• Vklop vnetja in prepoznavanja. Avtorji so opisali aktivacijo vnetnih programov in poti prepoznavanja celičnih delcev, kar lahko prispeva h kopičenju mikroplastike v možganih in kroničnemu draženju možganskih imunskih celic.

Zakaj je to pomembno?

• V resničnem življenju mikro- in nanoplastika skoraj nikoli ni »gola«: takoj je prekrita z beljakovinami, lipidi in drugimi molekulami iz okolja – korona, ki določa, kako delec interagira s celicami, ali prehaja krvno-možgansko pregrado in kateri receptorji ga »vidijo«. Novo delo neposredno kaže, da lahko korona poveča nevrotoksični potencial.
• Kontekst še povečuje zaskrbljenost: neodvisne študije so odkrile mikroplastiko v človeškem vohalnem mešičku in celo povečane ravni v možganih umrlih ljudi; pregledi obravnavajo poti prodiranja v krvno-možgansko mešičko, oksidativni stres in nevroinflamatorne poti.

Kako se to primerja s prejšnjimi podatki?

• Že dolgo je bilo opisano, da sestava korone narekuje "biološko identiteto" in zajem s strani makrofagov/mikroglij; podoben nabor podatkov se zbira tudi za mikroplastiko, vključno z deli o vplivu korone iz prebavil/seruma na celični zajem. Novi članek je ena prvih podrobnih proteomskih analiz, opravljenih posebej v možganskih celicah.

Omejitve

• To je celični model in vitro: prikazuje mehanizme, vendar ne odgovarja neposredno na vprašanja o odmerku, trajanju in reverzibilnosti učinkov v telesu.
• Uporabljene so bile specifične vrste delcev in beljakovinske korone; v resničnem okolju se spreminja sestava korone (kri, cerebrospinalna tekočina, dihalna sluz itd.) in s tem biološki učinki. Potrebni so živalski modeli in biomonitoring pri ljudeh.

Kaj bi to lahko pomenilo za oceno tveganja in politiko

• Sistemi za testiranje toksičnosti plastike morajo vključevati "koronsko" fazo v ustreznih bioloških tekočinah (kri, cerebrospinalna tekočina), sicer podcenjujemo tveganje.
• Za regulatorje in industrijo je to argument za zmanjšanje emisij mikroplastike, pospešitev razvoja materialov z nižjo afiniteto za beljakovinske korone in vlaganje v spremljanje plastike v hrani, zraku in vodi. Pregledi poudarjajo, da sta standardizacija meritev in obračunavanje korone neposredni prednostni nalogi.

Kaj naj bralec stori danes

• Zmanjšajte stik z viri mikroplastike: namesto ustekleničene izberite filtrirano vodo iz pipe, po možnosti se izogibajte segrevanju hrane v plastiki, sintetiko perite pri nizkih ciklih pranja/z mikrofiber filtri. (Ti nasveti niso iz članka, ampak so skladni s trenutnimi ocenami tveganja.)

Vir: Ashim J. et al. Proteinski mikroplastični kronacijski kompleksi sprožijo spremembe proteoma v nevronskih in glialnih celicah, pridobljenih iz možganov. Okoljska znanost in tehnologija.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146