Mikroplasty s „korunou“ zo srvátkových bielkovín narúšajú prácu neurónov a mikroglií

Vedci z DGIST (Južná Kórea) preukázali, že keď mikroplasty vstúpia do biologického prostredia (napríklad do krvi), rýchlo sa „zarastú“ proteínmi a vytvoria takzvanú proteínovú korónu. V experimente takéto „zakorunované“ častice spôsobili významnú reorganizáciu proteómu v neurónoch a mikrogliách: syntéza proteínov, spracovanie RNA, metabolizmus lipidov a transport medzi jadrom a cytoplazmou boli narušené; súčasne sa aktivovali zápalové signály. Záver: mikroplasty spojené s proteínmi môžu byť biologicky nebezpečnejšie ako „nahé“ častice. Článok bol publikovaný v časopise Environmental Science & Technology.

Pozadie štúdie

• Mikro- a nanoplasty (MNP) sa už nachádzajú v ľudských tkanivách vrátane mozgu. V rokoch 2024 – 2025 nezávislé skupiny potvrdili prítomnosť MNP v pečeni, obličkách a mozgu zosnulých ľudí a preukázali rastúce koncentrácie v priebehu času. Samostatná štúdia zistila mikroplasty v čuchovom bulbe, čo naznačuje nosový „obtok“ do centrálneho nervového systému.
• Ako sa častice dostávajú do mozgu. Okrem čuchového traktu početné štúdie a prehľady na zvieratách naznačujú možnosť prechodu mikronanoplastov cez hematoencefalickú bariéru (HEB) s následným neurozápalom a dysfunkciou nervového tkaniva.
• „Proteínová koróna“ určuje biologickú identitu častíc. V biologickom prostredí sú povrchy nanočastíc rýchlo pokryté adsorbovanými proteínmi (proteínová koróna) a práve koróna určuje, ktoré receptory časticu „rozpoznávajú“, ako sa distribuuje medzi orgánmi a aká je toxická. Toto je dobre opísané v nanotoxikológii a čoraz viac sa to prenáša aj na mikro-/nanoplasty.
• Čo bolo doteraz známe o neurotoxicite. Experimenty a prehľady in vivo spojili expozíciu MNP so zvýšenou permeabilitou hematopoéznej bariéry (HBB), aktiváciou mikroglií, oxidačným stresom a kognitívnym poškodením; mechanistické údaje na úrovni proteómu, konkrétne v ľudských neurónoch a mikrogliách, boli však obmedzené.
• Akú „dieru“ vypĺňa nový článok z časopisu Environmental Science & Technology? Autori po prvýkrát systematicky porovnávali účinky mikroplastov „korunovaných“ sérovými proteínmi oproti „nahým“ časticiam na proteóm neurónov a mikroglií, čím ukázali, že práve koróna zosilňuje nepriaznivé zmeny v základných bunkových procesoch. To približuje environmentálny problém MNP k špecifickým molekulárnym mechanizmom rizika pre mozog.
• Prečo je to dôležité pre hodnotenie rizika? Laboratórne testy toxicity plastov bez zohľadnenia koróny môžu podhodnotiť nebezpečenstvo; správnejšie je modelovať vplyv častíc v prítomnosti bielkovín (krv, mozgovomiechový mok), čo už odporúčajú aj prehľadové články.

Čo presne urobili?

• V laboratóriu boli mikroplasty inkubované v myšom sére, aby sa na povrchu častíc vytvorila proteínová „koruna“, a potom boli častice vystavené mozgovým bunkám: kultivovaným neurónom (myš) a mikrogliám (ľudská línia). Po expozícii bol proteóm buniek skúmaný pomocou hmotnostnej spektrometrie.
• Pre porovnanie bol hodnotený aj vplyv „holého“ mikroplastu (bez korunky). To umožnilo určiť, aký podiel toxického signálu prináša proteínová škrupina na častici.

Kľúčové výsledky

• Bielkovinová koróna mení „osobnosť“ plastu. Ako sa očakávalo podľa zákonov nanotoxikológie, mikročastice adsorbujú heterogénnu vrstvu proteínov v sére. Takéto komplexy spôsobili oveľa výraznejšie zmeny v expresii proteínov v mozgových bunkách ako „nahé“ častice.
• Zasiahnutie základných procesov bunky. Pri „korunovaných“ mikroplastoch sa znížil počet komponentov mechanizmov translácie a spracovania RNA, posunuli sa dráhy metabolizmu lipidov a narušil sa nukleocytoplazmatický transport – to znamená, že utrpeli „základné“ funkcie prežitia a plasticity nervovej bunky.
• Zapnutie zápalu a rozpoznávania. Autori opísali aktiváciu zápalových programov a dráh rozpoznávania bunkových častíc, ktoré môžu prispievať k hromadeniu mikroplastov v mozgu a chronickému podráždeniu imunitných buniek mozgu.

Prečo je to dôležité?

• V reálnom živote nie sú mikro- a nanoplasty takmer nikdy „nahé“: sú okamžite pokryté proteínmi, lipidmi a inými molekulami prostredia – korónou, ktorá určuje, ako častica interaguje s bunkami, či prechádza hematoencefalickou bariérou a ktoré receptory ju „vidia“. Nová práca priamo ukazuje, že práve koróna môže zvýšiť neurotoxický potenciál.
• Kontext ešte viac znepokojuje: nezávislé štúdie zistili mikroplasty v ľudskom čuchovom bulbe a dokonca aj zvýšené hladiny v mozgu zosnulých ľudí; recenzie diskutujú o dráhach penetrácie hematopoéznej bariéry (HEB), oxidačnom strese a neurozápale.

Ako sa to porovnáva s predchádzajúcimi údajmi?

• V prípade nanočastíc sa už dlho opisuje, že zloženie koróny určuje „biologickú identitu“ a zachytávanie makrofágmi/mikrogliami; podobné množstvo údajov sa zhromažďuje aj v prípade mikroplastov, vrátane prác o vplyve koróny z gastrointestinálneho traktu/séra na bunkové zachytávanie. Nový článok je jednou z prvých podrobných proteomických analýz špecificky v mozgových bunkách.

Obmedzenia

• Ide o bunkový model in vitro: ukazuje mechanizmy, ale priamo neodpovedá na otázky týkajúce sa dávky, trvania a reverzibility účinkov v tele.
• Boli použité špecifické typy častíc a proteínovej koróny; v reálnom prostredí sa mení zloženie koróny (krv, mozgovomiechový mok, respiračný hlien atď.) a s tým aj biologické účinky. Sú potrebné zvieracie modely a biomonitorovanie u ľudí.

Čo by to mohlo znamenať pre hodnotenie rizík a politiku

• Systémy na testovanie toxicity plastov musia zahŕňať „korónovú“ fázu v príslušných biologických tekutinách (krv, mozgovomiechový mok), inak podceňujeme riziko.
• Pre regulačné orgány a priemysel je to argument na zníženie emisií mikroplastov, urýchlenie vývoja materiálov s nižšou afinitou k proteínovým korónam a investície do monitorovania plastov v potravinách, vzduchu a vode. V prehľadoch sa zdôrazňuje, že štandardizácia meraní a zaznamenávanie koróny sú bezprostrednými prioritami.

Čo by mal čitateľ urobiť dnes

• Obmedzte kontakt so zdrojmi mikroplastov: uprednostňujte filtrovanú vodu z vodovodu pred balenou vodou, ak je to možné, vyhýbajte sa ohrievaniu jedla v plaste, perte syntetické tkaniny na nízkych cykloch/s mikrovláknovými filtrami. (Tieto tipy nie sú prevzaté z článku, ale sú v súlade s aktuálnymi hodnoteniami rizík.)

Zdroj: Ashim J. a kol. Korunovačné komplexy s mikroplastmi proteínov spúšťajú zmeny proteómu v neuronálnych a gliových bunkách odvodených z mozgu. Environmental Science & Technology.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146