Mikroplastik dengan "mahkota" protein whey mengganggu kerja neuron dan mikroglia

Para saintis dari DGIST (Korea Selatan) telah menunjukkan bahawa apabila mikroplastik memasuki persekitaran biologi (contohnya, darah), ia dengan cepat menjadi "tumbuh" dengan protein, membentuk apa yang dipanggil korona protein. Dalam eksperimen, zarah "dimahkotai" sedemikian menyebabkan penyusunan semula proteom yang ketara dalam neuron dan mikroglia: sintesis protein, pemprosesan RNA, metabolisme lipid, dan pengangkutan antara nukleus dan sitoplasma yang dialami; isyarat keradangan diaktifkan secara serentak. Kesimpulan: mikroplastik yang dikaitkan dengan protein mungkin lebih berbahaya dari segi biologi daripada zarah "telanjang". Artikel itu diterbitkan dalam Sains & Teknologi Alam Sekitar.

Latar belakang kajian

• Mikro dan nanoplastik (MNP) sudah pun ditemui dalam tisu manusia, termasuk otak. Pada 2024-2025, kumpulan bebas mengesahkan kehadiran MNP dalam hati, buah pinggang dan otak orang yang telah meninggal dunia, dan menunjukkan peningkatan kepekatan dari semasa ke semasa. Kajian berasingan mendapati mikroplastik dalam mentol pencium, menunjukkan "pintasan" hidung ke CNS.
• Bagaimana Zarah Masuk ke Otak. Sebagai tambahan kepada saluran penciuman, banyak kajian dan ulasan haiwan menunjukkan kemungkinan mikro-nanoplastik melintasi penghalang darah-otak (BBB) dengan keradangan neuro dan disfungsi tisu saraf yang berikutnya.
• "Korona protein" menentukan identiti biologi zarah. Dalam persekitaran biologi, permukaan nanozarah dengan cepat dilitupi dengan protein terjerap (protein corona), dan koronalah yang menentukan reseptor mana yang "mengiktiraf" zarah itu, bagaimana ia diedarkan di antara organ, dan betapa toksiknya. Ini diterangkan dengan baik dalam nanotoksikologi dan semakin dipindahkan ke mikro-/nanoplastik.
• Apa yang diketahui tentang neurotoksisiti setakat ini. Eksperimen dan ulasan in vivo telah mengaitkan pendedahan MNP kepada peningkatan kebolehtelapan BBB, pengaktifan mikroglial, tekanan oksidatif dan kemerosotan kognitif; walau bagaimanapun, data mekanistik pada tahap proteom khususnya dalam neuron manusia dan mikroglia telah terhad.
• Apakah jenis "lubang" yang diisi oleh kertas baharu daripada Sains & Teknologi Alam Sekitar? Penulis secara sistematik membandingkan kesan mikroplastik "dimahkotai" dengan protein serum berbanding zarah "telanjang" pada proteom neuron dan mikroglia buat kali pertama, menunjukkan bahawa korona yang menguatkan anjakan yang tidak menguntungkan dalam proses selular asas. Ini membawa masalah alam sekitar MNP lebih dekat kepada mekanisme molekul tertentu risiko untuk otak.
• Mengapa ini penting untuk penilaian risiko? Ujian makmal ketoksikan plastik tanpa mengambil kira korona mungkin memandang rendah bahaya; adalah lebih tepat untuk memodelkan kesan zarah dengan kehadiran protein (darah, cecair serebrospinal), yang telah disyorkan oleh kertas ulasan.

Apa sebenarnya yang mereka lakukan?

• Di makmal, mikroplastik diinkubasi dalam serum tikus untuk membentuk "mahkota" protein pada permukaan zarah, kemudian zarah-zarah itu terdedah kepada sel-sel otak: neuron berbudaya (tikus) dan mikroglia (garisan manusia). Selepas pendedahan, proteom sel telah diperiksa menggunakan spektrometri jisim.
• Sebagai perbandingan, kesan mikroplastik "telanjang" (tanpa mahkota) juga dinilai. Ini memungkinkan untuk menentukan bahagian isyarat toksik yang dibawa oleh cangkerang protein pada zarah.

Keputusan Utama

• Korona protein mengubah "personaliti" plastik. Seperti yang dijangkakan oleh undang-undang nanotoksikologi, mikrozarah menyerap lapisan heterogen protein dalam serum. Kompleks sedemikian menyebabkan perubahan yang lebih ketara dalam ekspresi protein dalam sel otak daripada zarah "telanjang".
• Memukul proses asas sel. Dengan mikroplastik "dimahkotai", komponen terjemahan RNA dan mesin pemprosesan dikurangkan, laluan metabolisme lipid dialihkan, dan pengangkutan nukleositoplasma terganggu - iaitu, fungsi "asas" kelangsungan hidup dan keplastikan sel saraf mengalami.
• Menghidupkan keradangan dan pengiktirafan. Penulis menerangkan pengaktifan program keradangan dan laluan pengecaman zarah selular, yang mungkin menyumbang kepada pengumpulan mikroplastik di otak dan kerengsaan kronik sel imun otak.

Mengapa ini penting?

• Dalam kehidupan sebenar, mikro dan nanoplastik hampir tidak pernah "telanjang": ia serta-merta ditutup dengan protein, lipid, dan molekul persekitaran lain-korona yang menentukan cara zarah berinteraksi dengan sel, sama ada ia melepasi halangan otak darah, dan reseptor yang "melihat"nya. Kerja baru secara langsung menunjukkan bahawa korona yang boleh meningkatkan potensi neurotoksik.
• Konteks menambah penggera: kajian bebas telah menemui mikroplastik dalam mentol penciuman manusia dan juga meningkatkan tahap dalam otak orang yang telah meninggal dunia; ulasan membincangkan laluan penembusan BBB, tekanan oksidatif dan neuroinflammation.

Bagaimanakah ini dibandingkan dengan data sebelumnya?

• Telah lama diterangkan untuk zarah nano bahawa komposisi korona menentukan "identiti biologi" dan ditangkap oleh makrofaj/mikroglia; tatasusunan data yang serupa sedang dikumpul untuk mikroplastik, termasuk kerja-kerja mengenai kesan korona daripada saluran/serum gastrousus pada penangkapan selular. Artikel baharu itu merupakan salah satu analisis proteomik terperinci pertama khususnya dalam sel otak.

Sekatan

• Ini adalah model sel in vitro: ia menunjukkan mekanisme, tetapi tidak secara langsung menjawab soalan tentang dos, tempoh dan kebolehbalikan kesan dalam badan.
• Jenis zarah dan korona protein tertentu telah digunakan; dalam persekitaran sebenar, komposisi korona berubah (darah, cecair serebrospinal, lendir pernafasan, dll.), Dan dengan itu, kesan biologi. Model haiwan dan biomonitoring pada manusia diperlukan.

Apakah maksud ini untuk penilaian risiko dan dasar

• Sistem ujian ketoksikan plastik mesti termasuk peringkat "korona" dalam cecair bio yang berkaitan (darah, cecair serebrospinal), jika tidak, kami memandang rendah risikonya.
• Bagi pengawal selia dan industri, ini adalah hujah untuk mengurangkan pelepasan mikroplastik, mempercepatkan pembangunan bahan dengan pertalian rendah untuk korona protein, dan melabur dalam memantau plastik dalam makanan, udara dan air. Ulasan menekankan bahawa penyeragaman ukuran dan perakaunan korona adalah keutamaan segera.

Apa yang pembaca patut buat hari ini

• Kurangkan sentuhan dengan sumber mikroplastik: pilih air paip yang ditapis berbanding air botol, elakkan memanaskan makanan dalam plastik jika boleh, basuh sintetik pada kitaran rendah/dengan penapis mikrofiber. (Petua ini tidak diambil daripada artikel, tetapi konsisten dengan ulasan risiko semasa.)

Sumber: Ashim J. et al. Kompleks Pertabalan Mikroplastik Protein Mencetuskan Perubahan Proteome dalam Sel Neuronal dan Glial yang Diperolehi dari Otak. Sains & Teknologi Alam Sekitar.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146