Микропластика са „круном“ од протеина сурутке ремети рад неурона и микроглије

Научници из DGIST-а (Јужна Кореја) су показали да када микропластика уђе у биолошка окружења (на пример, крв), она брзо „обраста“ протеинима, формирајући такозвану протеинску корону. У експерименту, такве „крунисане“ честице изазвале су значајну реорганизацију протеома у неуронима и микроглији: патили су синтеза протеина, обрада РНК, метаболизам липида и транспорт између једра и цитоплазме; истовремено су активирани инфламаторни сигнали. Закључак: микропластика повезана са протеинима може бити биолошки опаснија од „голих“ честица. Чланак је објављен у часопису Environmental Science & Technology.

Позадина студије

• Микро- и нанопластика (МНП) се већ налази у људским ткивима, укључујући мозак. У периоду 2024-2025, независне групе су потврдиле присуство МНП у јетри, бубрезима и мозгу преминулих особа и показале повећање концентрација током времена. Посебна студија је пронашла микропластику у олфакторној булбици, што указује на назални „заобилазни“ систем до ЦНС-а.
• Како честице улазе у мозак. Поред олфакторног тракта, бројне студије и прегледи на животињама указују на могућност да микро-нанопластика прелази крвно-мождану баријеру (КМБ) са накнадном неуроинфламацијом и дисфункцијом нервног ткива.
• „Протеинска корона“ одређује биолошки идентитет честица. У биолошким срединама, површине наночестица се брзо прекривају адсорбованим протеинима (протеинска корона), и управо корона одређује који рецептори „препознају“ честицу, како се она распоређује међу органима и колико је токсична. Ово је добро описано у нанотоксикологији и све се више преноси на микро-/нанопластику.
• Шта се до сада знало о неуротоксичности. Експерименти и прегледи in vivo повезали су изложеност MNP са повећаном пропустљивошћу КББ, активацијом микроглије, оксидативним стресом и когнитивним оштећењем; међутим, механистички подаци на нивоу протеома, посебно у људским неуронима и микроглији, били су ограничени.
• Какву „рупу“ попуњава нови рад из часописа Environmental Science & Technology? Аутори су први пут систематски упоредили ефекте микропластике „крунисане“ серумским протеинима у односу на „голе“ честице на протеом неурона и микроглије, показујући да је корона та која појачава неповољне промене у фундаменталним ћелијским процесима. Ово приближава еколошки проблем микропластике (МНП) специфичним молекуларним механизмима ризика за мозак.
• Зашто је ово важно за процену ризика? Лабораторијски тестови токсичности пластике без узимања у обзир короне могу потценити опасност; исправније је моделирати утицај честица у присуству протеина (крв, цереброспинална течност), што је већ препоручено у прегледним радовима.

Шта су тачно урадили?

• У лабораторији, микропластика је инкубирана у мишјем серуму да би се формирала протеинска „круна“ на површини честица, а затим су честице изложене можданим ћелијама: култивисаним неуронима (миш) и микроглији (људска линија). Након излагања, протеом ћелија је испитан помоћу масене спектрометрије.
• Поређења ради, процењен је и ефекат „голе“ микропластике (без круне). Ово је омогућило да се утврди колики део токсичног сигнала доноси протеинска љуска на честицу.

Кључни резултати

• Протеинска корона мења „личност“ пластике. Као што се очекује према законима нанотоксикологије, микрочестице адсорбују хетерогени слој протеина у серуму. Такви комплекси су изазвали много израженије промене у експресији протеина у ћелијама мозга него „голе“ честице.
• Погађање основних процеса ћелије. Са „крунисаном“ микропластиком, компоненте машинерије за транслацију и обраду РНК су смањене, путеви метаболизма липида су померени, а нуклеоцитоплазматски транспорт је поремећен - то јест, „фундаменталне“ функције преживљавања и пластичности нервне ћелије су патиле.
• Укључивање упале и препознавања. Аутори су описали активацију инфламаторних програма и путева препознавања ћелијских честица, што може допринети акумулацији микропластике у мозгу и хроничној иритацији имуних ћелија мозга.

Зашто је ово важно?

• У стварном животу, микро- и нанопластика готово никада није „гола“: одмах је прекривена протеинима, липидима и другим молекулима из околине – короном која одређује како честица интерагује са ћелијама, да ли пролази крвно-мождану баријеру и који је рецептори „виде“. Нови рад директно показује да је корона та која може појачати неуротоксични потенцијал.
• Контекст додатно узбуњује: независне студије су пронашле микропластику у људском олфакторном булусу, па чак и повећане нивое у мозгу преминулих особа; прегледи разматрају путеве пенетрације КМБ, оксидативни стрес и неуроинфламацију.

Како се ово упоређује са претходним подацима?

• Одавно је описано за наночестице да састав короне диктира „биолошки идентитет“ и хватање од стране макрофага/микроглије; сличан низ података се прикупља за микропластику, укључујући радове о утицају короне из гастроинтестиналног тракта/серума на ћелијско хватање. Нови чланак је једна од првих детаљних протеомских анализа посебно у можданим ћелијама.

Ограничења

• Ово је ин витро ћелијски модел: приказује механизме, али не одговара директно на питања о дози, трајању и реверзибилности ефеката у телу.
• Коришћене су специфичне врсте честица и протеинске короне; у реалном окружењу, састав короне се мења (крв, цереброспинална течност, респираторна слуз итд.), а са њим и биолошки ефекти. Потребни су животињски модели и биомониторинг код људи.

Шта би ово могло да значи за процену ризика и политику

• Системи за тестирање токсичности пластике морају да укључују „корона“ фазу у релевантним биолошким течностима (крв, цереброспинална течност), у супротном потцењујемо ризик.
• За регулаторе и индустрију, ово је аргумент за смањење емисија микропластике, убрзање развоја материјала са нижим афинитетом за протеинске короне и улагање у праћење пластике у храни, ваздуху и води. Прегледи наглашавају да су стандардизација мерења и обрачун короне непосредни приоритети.

Шта читалац треба да уради данас

• Смањите контакт са изворима микропластике: бирајте филтрирану воду из славине уместо флаширане воде, избегавајте загревање хране у пластици ако је могуће, перите синтетику на ниским циклусима/са микрофибер филтерима. (Ови савети нису преузети из чланка, већ су у складу са актуелним прегледима ризика.)

Извор: Ашим Ј. и др. Протеински микропластични крунисани комплекси покрећу промене протеома у неуронским и глијалним ћелијама изведеним из мозга. Наука и технологија заштите животне средине.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146