מיקרופלסטיק עם "כתר" של חלבוני מי גבינה משבש את עבודתם של נוירונים ומיקרוגליה

מדענים מ-DGIST (דרום קוריאה) הראו שכאשר מיקרופלסטיק נכנס לסביבות ביולוגיות (לדוגמה, דם), הוא "גדל" במהירות בחלבונים, ויוצר את מה שנקרא קורונה של חלבונים. בניסוי, חלקיקים "מוכתרים" כאלה גרמו לארגון מחדש משמעותי של הפרוטאום בנוירונים ובמיקרוגליה: סינתזת חלבונים, עיבוד RNA, מטבוליזם של שומנים והובלה בין הגרעין לציטופלזמה נפגעו; אותות דלקתיים הופעלו בו זמנית. מסקנה: מיקרופלסטיק הקשור לחלבונים עשוי להיות מסוכן ביולוגית יותר מחלקיקים "עירומים". המאמר פורסם ב- Environmental Science & Technology.

רקע המחקר

• מיקרו-פלסטיק וננו-פלסטיק (MNPs) כבר נמצאים ברקמות אנושיות, כולל המוח. בשנים 2024-2025, קבוצות בלתי תלויות אישרו את נוכחותם של MNPs בכבד, בכליות ובמוח של אנשים שנפטרו, והראו ריכוזים הולכים וגדלים עם הזמן. מחקר נפרד מצא מיקרו-פלסטיק בבלעת הריח, דבר המצביע על "מעקף" אףי למערכת העצבים המרכזית.
• כיצד חלקיקים חודרים למוח. בנוסף לדרכי הריח, מחקרים וסקירות רבים בבעלי חיים מצביעים על האפשרות שמיקרו-ננו-פלסטיקה חוצה את מחסום הדם-מוח (BBB), עם דלקת עצבית ותפקוד לקוי של רקמת העצבים.
• "קורנת החלבון" קובעת את הזהות הביולוגית של החלקיקים. בסביבות ביולוגיות, פני השטח של ננו-חלקיקים מכוסים במהירות בחלבונים ספוחים (קורנת חלבון), והקורונה היא זו שקובעת אילו קולטנים "מזהים" את החלקיק, כיצד הוא מופץ בין איברים, וכמה הוא רעיל. ממצאים אלה מתוארים היטב בננו-טוקסיקולוגיה ומועברים יותר ויותר למיקרו-/ננו-פלסטיקה.
• מה היה ידוע עד כה על נוירוטוקסיות. ניסויים וסקירות in vivo קישרו חשיפה ל-MNP לעלייה בחדירות הבקר הראשי (BBB), הפעלת מיקרוגליה, עקה חמצונית ופגיעה קוגניטיבית; עם זאת, נתונים מכניסטיים ברמת הפרוטאום, במיוחד בנוירונים ובמיקרוגליה אנושיים, היו מוגבלים.
• איזה סוג של "חור" ממלא מאמר חדש של Environmental Science & Technology? המחברים השוו באופן שיטתי את ההשפעות של מיקרופלסטיק "מוכתר" בחלבוני סרום לעומת חלקיקים "עירומים" על הפרוטאום של נוירונים ומיקרוגליה בפעם הראשונה, והראו כי דווקא הקורונה היא זו שמגבירה שינויים שליליים בתהליכים תאיים בסיסיים. זה מקרב את הבעיה הסביבתית של מיקרופלסטיק מועשר למנגנונים מולקולריים ספציפיים הסובבים סיכון למוח.
• מדוע זה חשוב להערכת סיכונים? בדיקות מעבדה של רעילות פלסטיק ללא התחשבות בקורונה עשויות לזלזל בסכנה; נכון יותר לדמות את השפעת החלקיקים בנוכחות חלבונים (דם, נוזל מוחי שדרתי), דבר שכבר מומלץ במאמרי סקירה.

מה בדיוק הם עשו?

• במעבדה, מיקרופלסטיק הודגר בסרום עכברים כדי ליצור "כתר" חלבוני על פני החלקיקים, לאחר מכן החלקיקים נחשפו לתאי מוח: נוירונים בתרבית (עכבר) ומיקרוגליה (קו אנושי). לאחר החשיפה, נבדק הפרוטאום של התאים באמצעות ספקטרומטריית מסות.
• לשם השוואה, הוערכה גם ההשפעה של מיקרופלסטיק "עירום" (ללא הכתר). זה אפשר לקבוע איזה חלק מהסיגנל הרעיל מובא על ידי קליפת החלבון על החלקיק.

תוצאות מפתח

• חלבון הקורונה משנה את "האישיות" של הפלסטיק. כצפוי על פי חוקי הננו-טוקסיקולוגיה, המיקרו-חלקיקים סופחים שכבה הטרוגנית של חלבונים בסרום. קומפלקסים כאלה גרמו לשינויים בולטים הרבה יותר בביטוי חלבונים בתאי מוח מאשר חלקיקים "עירומים".
• פגיעה בתהליכים הבסיסיים של התא. בעזרת מיקרופלסטיק "מוכתר", רכיבים של מנגנון תרגום ועיבוד RNA הופחתו, מסלולי חילוף החומרים של שומנים שומנים הועברו, וההובלה הנוקלאוציטופלזמית שובשה - כלומר, התפקודים "הבסיסיים" של הישרדות ופלסטיות של תא העצב נפגעו.
• הפעלת דלקת וזיהוי. המחברים תיארו את הפעלתן של תוכניות דלקתיות ומסלולי זיהוי חלקיקים תאיים, אשר עשויים לתרום להצטברות של מיקרופלסטיק במוח ולגירוי כרוני של תאי החיסון במוח.

למה זה חשוב?

• בחיים האמיתיים, מיקרו-פלסטיק וננו-פלסטיק כמעט אף פעם לא "עירומים": הוא מכוסה מיד בחלבונים, ליפידים ומולקולות סביבתיות אחרות - קורונה שקובעת כיצד החלקיק מקיים אינטראקציה עם תאים, האם הוא עובר את מחסום הדם-מוח, ואילו קולטנים "רואים" אותו. העבודה החדשה מראה ישירות שדווקא הקורונה היא שיכולה להגביר את הפוטנציאל הנוירוטוקסי.
• ההקשר מוסיף לבהלה: מחקרים עצמאיים מצאו מיקרופלסטיק בבלעת הריח האנושית ואף רמות מוגברות במוחם של אנשים שנפטרו; סקירות דנות במסלולי חדירת הבבלוטת הכבד (BBB), עקה חמצונית ודלקת עצבית.

איך זה משתווה לנתונים קודמים?

• במשך זמן רב תואר לגבי ננו-חלקיקים שהרכב הקורונה מכתיב את "הזהות הביולוגית" ואת הלכידה על ידי מקרופאגים/מיקרוגליה; מערך דומה של נתונים נאסף עבור מיקרופלסטיק, כולל עבודות על השפעת הקורונה ממערכת העיכול/הסרום על לכידה תאית. המאמר החדש הוא אחד הניתוחים הפרוטאומיים המפורטים הראשונים שנעשו ספציפית בתאי מוח.

הגבלות

• זהו מודל תאים חוץ גופי: הוא מראה את המנגנונים, אך אינו עונה ישירות על שאלות לגבי מינון, משך זמן והפיכות ההשפעות בגוף.
• נעשה שימוש בסוגים ספציפיים של חלקיקים וקורונה של חלבונים; בסביבה אמיתית, הרכב הקורונה משתנה (דם, נוזל מוחי שדרתי, ריר נשימתי וכו'), ועמו, ההשפעות הביולוגיות. יש צורך במודלים של בעלי חיים ובניטור ביולוגי בבני אדם.

מה המשמעות האפשרית של זה על הערכת סיכונים ומדיניות

• מערכות בדיקת רעילות פלסטיק חייבות לכלול שלב "קורונה" בנוזלים ביולוגיים רלוונטיים (דם, נוזל מוחי שדרתי), אחרת אנו מעריכים פחות את הסיכון.
• עבור הרגולטורים והתעשייה, זהו טיעון להפחית פליטות מיקרופלסטיק, להאיץ את הפיתוח של חומרים בעלי זיקה נמוכה יותר לקורונות חלבון, ולהשקיע בניטור פלסטיק במזון, באוויר ובמים. הסקירות מדגישות כי סטנדרטיזציה של מדידות וחשבונאות קורונה הן עדיפויות מיידיות.

מה הקורא צריך לעשות היום

• צמצמו מגע עם מקורות של מיקרופלסטיק: בחרו במי ברז מסוננים על פני מים בבקבוקים, הימנעו מחימום מזון בפלסטיק במידת האפשר, כבסו בגדים סינתטיים במחזורי עוצמה נמוכים/עם מסנני מיקרופייבר. (טיפים אלה אינם נלקחו מהמאמר, אך תואמים את סקירות הסיכונים הנוכחיות).

מקור: אשים ג'. ואחרים. קומפלקסים של חלבונים מיקרופלסטיים קורונציה מעוררים שינויים בפרוטאום בתאי עצב וגליאל שמקורם במוח. מדעי הסביבה וטכנולוגיה.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146