A tejsavófehérjékből álló "koronával" ellátott mikroműanyagok megzavarják a neuronok és a mikroglia működését.

A DGIST (Dél-Korea) tudósai kimutatták, hogy amikor a mikroműanyagok biológiai környezetbe (például vérbe) kerülnek, gyorsan „benőik” fehérjékkel, létrehozva az úgynevezett fehérjekoronát. A kísérletben az ilyen „koronás” részecskék a neuronok és a mikrogliák proteomjának jelentős átrendeződését okozták: a fehérjeszintézis, az RNS-feldolgozás, a lipid-anyagcsere, valamint a sejtmag és a citoplazma közötti transzport károsodott; a gyulladásos jelek egyidejűleg aktiválódtak. Következtetés: a fehérjékhez kapcsolódó mikroműanyagok biológiailag veszélyesebbek lehetnek, mint a „csupasz” részecskék. A cikk az Environmental Science & Technology című folyóiratban jelent meg.

A tanulmány háttere

• A mikro- és nanoműanyagok (MNP-k) már megtalálhatók az emberi szövetekben, beleértve az agyat is. 2024-2025-ben független csoportok megerősítették az MNP-k jelenlétét elhunyt emberek májában, veséiben és agyában, és az idő múlásával növekvő koncentrációt mutattak. Egy külön tanulmány mikroműanyagokat talált a szaglóhagymában, ami az orron keresztüli „megkerülésre” utal a központi idegrendszer felé.
• Hogyan jutnak be a részecskék az agyba. A szaglószervek mellett számos állatkísérlet és áttekintés utal arra a lehetőségre, hogy a mikro-nanoműanyagok átjuthatnak a vér-agy gáton (BBB), ami neuroinflammatorikus folyamatokat és az idegszövet diszfunkcióját okozhatja.
• A „fehérjekorona” határozza meg a részecskék biológiai azonosságát. Biológiai környezetben a nanorészecskék felületét gyorsan beborítják az adszorbeált fehérjék (fehérjekorona), és a korona határozza meg, hogy mely receptorok „ismerik fel” a részecskét, hogyan oszlik el a szervek között, és mennyire mérgező. Ez jól le van írva a nanotoxikológiában, és egyre inkább átkerül a mikro-/nanoműanyagokra is.
• Amit eddig a neurotoxicitásról tudni lehetett. In vivo kísérletek és áttekintések összefüggésbe hozták az MNP-expozíciót a megnövekedett vér-agy gát permeabilitásával, a mikroglia aktivációjával, az oxidatív stresszel és a kognitív károsodással; azonban a proteom szintjén, kifejezetten az emberi neuronokban és mikrogliákban, korlátozottak a mechanisztikus adatok.
• Milyen „lyukat” tölt be az Environmental Science & Technology folyóirat új tanulmánya? A szerzők első alkalommal hasonlították össze szisztematikusan a szérumfehérjékkel „koronázott” mikroműanyagok és a „csupasz” részecskék neuronok és mikroglia proteómájára gyakorolt hatását, kimutatva, hogy a korona az, ami felerősíti a kedvezőtlen eltolódásokat az alapvető sejtfolyamatokban. Ez közelebb hozza az MNP környezeti problémáját az agyat érintő kockázatok specifikus molekuláris mechanizmusaihoz.
• Miért fontos ez a kockázatértékelés szempontjából? A koronakisülés figyelembevétele nélküli laboratóriumi műanyag-toxicitási vizsgálatok alábecsülhetik a veszélyt; helyesebb a részecskék hatását fehérjék (vér, agy-gerincvelői folyadék) jelenlétében modellezni, amit már több folyóirat is ajánl.

Mit tettek pontosan?

• A laboratóriumban a mikroműanyagokat egérszérumban inkubálták, hogy egy fehérje „koronát” képezzenek a részecskék felületén, majd a részecskéket agysejteknek tenyésztették: tenyésztett neuronoknak (egér) és mikrogliáknak (emberi sejtvonal). Az expozíciót követően a sejtek proteomját tömegspektrometriával vizsgálták.
• Összehasonlításképpen a „csupasz” mikroműanyag (korona nélküli) hatását is megvizsgálták. Ez lehetővé tette annak meghatározását, hogy a toxikus jel mekkora részét hozza a részecskén lévő fehérjehéj.

Főbb eredmények

• A fehérjekorona megváltoztatja a műanyag „személyiségét”. Ahogy a nanotoxikológia törvényei várhatóak, a mikrorészecskék a szérumban lévő heterogén fehérjeréteget adszorbeálnak. Az ilyen komplexek sokkal kifejezettebb eltolódásokat okoztak az agysejtek fehérjeexpressziójában, mint a „csupasz” részecskék.
• A sejt alapvető folyamatainak megbontása. A „koronás” mikroműanyagokkal az RNS-transzlációs és -feldolgozó mechanizmusok komponensei csökkentek, a lipidanyagcsere-útvonalak eltolódtak, és a nukleocitoplazmatikus transzport megzavarodott – vagyis az idegsejt túlélésének és plaszticitásának „alapvető” funkciói szenvedtek károkat.
• A gyulladás és a felismerés bekapcsolása. A szerzők a gyulladásos programok és a sejtes részecskefelismerő útvonalak aktiválódását írták le, ami hozzájárulhat a mikroműanyagok felhalmozódásához az agyban és az agy immunsejtjeinek krónikus irritációjához.

Miért fontos ez?

• A valóságban a mikro- és nanoműanyagok szinte soha nem „csupaszok”: azonnal fehérjékkel, lipidekkel és más környezeti molekulákkal borítják be őket – egy koronával, amely meghatározza, hogyan lép kölcsönhatásba a részecske a sejtekkel, hogy átjut-e a vér-agy gáton, és mely receptorok „látják” azt. Az új munka közvetlenül azt mutatja, hogy a korona az, ami fokozhatja a neurotoxikus potenciált.
• A kontextus fokozza a riadalmat: független tanulmányok mikroműanyagokat találtak az emberi szaglóbulbban, sőt, elhunyt emberek agyában is megnövekedett mennyiségben; az áttekintések a vér-agy gát penetrációs útvonalait, az oxidatív stresszt és a neuroinflammációt tárgyalják.

Hogyan viszonyul ez a korábbi adatokhoz?

• A nanorészecskék esetében már régóta leírták, hogy a korona összetétele határozza meg a „biológiai identitást” és a makrofágok/mikroglia általi megkötést; hasonló adatsort gyűjtenek a mikroműanyagokról is, beleértve a gyomor-bél traktusból/szérumból származó korona sejtek közötti megkötésre gyakorolt hatását vizsgáló munkákat is. Az új cikk az egyik első részletes proteomikai elemzés, amely kifejezetten agysejtekre vonatkozott.

Korlátozások

• Ez egy in vitro sejtmodell: bemutatja a mechanizmusokat, de nem ad közvetlen választ a dózissal, az időtartammal és a szervezetben jelentkező hatások visszafordíthatóságával kapcsolatos kérdésekre.
• Különleges részecsketípusokat és fehérjekoronát használtak; valós környezetben a korona összetétele megváltozik (vér, agy-gerincvelői folyadék, légúti nyálka stb.), és ezzel együtt a biológiai hatások is. Állatmodellekre és emberi biomonitoringra van szükség.

Mit jelenthet ez a kockázatértékelés és a politika szempontjából?

• A műanyag toxicitási tesztrendszereknek tartalmazniuk kell egy „korona” stádiumot a releváns biofluidokban (vér, agy-gerincvelői folyadék), különben alábecsüljük a kockázatot.
• A szabályozó hatóságok és az ipar számára ez egy érv a mikroműanyag-kibocsátás csökkentése, a fehérjekoronákhoz alacsonyabb affinitással rendelkező anyagok fejlesztésének felgyorsítása, valamint az élelmiszerekben, levegőben és vízben található műanyagok monitorozásába való befektetés mellett. Az áttekintések hangsúlyozzák, hogy a mérések szabványosítása és a koronakisülések elszámolása azonnali prioritás.

Mit kell ma tennie az olvasónak?

• Csökkentse a mikroműanyagok forrásaival való érintkezést: palackozott víz helyett válasszon szűrt csapvizet, lehetőség szerint kerülje az ételek műanyagban való melegítését, a szintetikus ruhákat alacsony mosási cikluson/mikroszálas szűrővel mossa. (Ezek a tippek nem a cikkből származnak, de összhangban vannak a jelenlegi kockázatértékelésekkel.)

Forrás: Ashim J. et al. Fehérje mikroplasztikus koronázási komplexek proteomváltozásokat váltanak ki agyi eredetű neuronális és gliasejtekben. Környezettudomány és -technológia.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146