Mikroplasty s „korunou“ ze syrovátkových proteinů narušují práci neuronů a mikroglií

Vědci z DGIST (Jižní Korea) prokázali, že když mikroplasty vstoupí do biologického prostředí (například krve), rychle se „zarostou“ proteiny a vytvoří tzv. proteinovou koronu. V experimentu tyto „korunované“ částice způsobily významnou reorganizaci proteomu v neuronech a mikrogliích: utrpěla syntéza proteinů, zpracování RNA, metabolismus lipidů a transport mezi jádrem a cytoplazmou; současně se aktivovaly zánětlivé signály. Závěr: mikroplasty spojené s proteiny mohou být biologicky nebezpečnější než „nahé“ částice. Článek byl publikován v časopise Environmental Science & Technology.

Pozadí studie

• Mikro- a nanoplasty (MNP) se již nacházejí v lidských tkáních, včetně mozku. V letech 2024–2025 nezávislé skupiny potvrdily přítomnost MNP v játrech, ledvinách a mozku zemřelých lidí a prokázaly rostoucí koncentrace v průběhu času. Samostatná studie zjistila mikroplasty v čichovém bulbu, což naznačuje nosní „obejití“ centrálního nervového systému.
• Jak se částice dostávají do mozku. Kromě čichového traktu četné studie a recenze na zvířatech naznačují možnost překračování mikronanoplastů hematoencefalickou bariérou (HEB) s následným neurozánětem a dysfunkcí nervové tkáně.
• „Proteinová korona“ určuje biologickou identitu částic. V biologickém prostředí jsou povrchy nanočástic rychle pokryty adsorbovanými proteiny (proteinová korona) a právě korona určuje, které receptory částici „rozpoznávají“, jak je distribuována mezi orgány a jak je toxická. Toto je dobře popsáno v nanotoxikologii a stále častěji se to přenáší i na mikro-/nanoplasty.
• Co bylo dosud známo o neurotoxicitě. Experimenty a přehledy in vivo spojily expozici MNP se zvýšenou propustností hematopoézní bariéry (HBB), aktivací mikroglií, oxidačním stresem a kognitivním poškozením; mechanistické údaje na úrovni proteomu, konkrétně v lidských neuronech a mikrogliích, byly však omezené.
• Jakou „mezeru“ zaplňuje nový článek z časopisu Environmental Science & Technology? Autoři poprvé systematicky porovnávali účinky mikroplastů „korunovaných“ sérovými proteiny oproti „nahým“ částicím na proteom neuronů a mikroglií a ukázali, že právě korona zesiluje nepříznivé posuny v základních buněčných procesech. To přibližuje environmentální problém MNP specifickým molekulárním mechanismům rizika pro mozek.
• Proč je to důležité pro posouzení rizik? Laboratorní testy toxicity plastů bez zohlednění korony mohou nebezpečí podcenit; správnější je modelovat dopad částic v přítomnosti proteinů (krev, mozkomíšní mok), což již doporučují přehledové práce.

Co přesně udělali?

• V laboratoři byly mikroplasty inkubovány v myším séru za účelem vytvoření proteinové „koruny“ na povrchu částic, poté byly částice vystaveny mozkovým buňkám: kultivovaným neuronům (myší) a mikrogliím (lidská linie). Po expozici byl proteom buněk zkoumán pomocí hmotnostní spektrometrie.
• Pro srovnání byl také hodnocen vliv „holého“ mikroplastu (bez korunky). To umožnilo určit, jaký podíl toxického signálu přináší proteinová schránka na částici.

Klíčové výsledky

• Proteinová korona mění „osobnost“ plastu. Jak se očekává podle zákonů nanotoxikologie, mikročástice adsorbují heterogenní vrstvu proteinů v séru. Takové komplexy způsobily mnohem výraznější posuny v expresi proteinů v mozkových buňkách než „nahé“ částice.
• Zasažení základních procesů buňky. U „korunovaných“ mikroplastů došlo ke snížení počtu komponentů mechanismu translace a zpracování RNA, k posunu drah metabolismu lipidů a k narušení nukleocytoplazmatického transportu – to znamená, že utrpěly „základní“ funkce přežití a plasticity nervové buňky.
• Zapnutí zánětu a rozpoznávání. Autoři popsali aktivaci zánětlivých programů a drah rozpoznávání buněčných částic, což může přispívat k hromadění mikroplastů v mozku a chronickému podráždění imunitních buněk mozku.

Proč je to důležité?

• V reálném životě nejsou mikro- a nanoplasty téměř nikdy „nahé“: jsou okamžitě pokryty proteiny, lipidy a dalšími molekulami prostředí – korona, která určuje, jak částice interaguje s buňkami, zda projde hematoencefalickou bariérou a které receptory ji „vidí“. Nová práce přímo ukazuje, že právě korona může zesílit neurotoxický potenciál.
• Kontext dále zvyšuje poplach: nezávislé studie zjistily mikroplasty v lidském čichovém bulbu a dokonce i zvýšené hladiny v mozku zemřelých lidí; recenze se zabývají cestami penetrace hematoencefalickou bariérou (HBB), oxidačním stresem a neurozánětem.

Jak se to srovnává s předchozími údaji?

• U nanočástic je již dlouho popsáno, že složení korony určuje „biologickou identitu“ a zachycení makrofágy/mikrogliemi; podobné množství dat se shromažďuje i u mikroplastů, včetně prací o vlivu korony z gastrointestinálního traktu/séra na buněčné zachycení. Nový článek je jednou z prvních podrobných proteomických analýz konkrétně v mozkových buňkách.

Omezení

• Jedná se o buněčný model in vitro: ukazuje mechanismy, ale přímo neodpovídá na otázky týkající se dávky, trvání a reverzibility účinků v těle.
• Byly použity specifické typy částic a proteinové koróny; v reálném prostředí se mění složení koróny (krev, mozkomíšní mok, respirační hlen atd.) a s tím i biologické účinky. Jsou zapotřebí zvířecí modely a biomonitoring u lidí.

Co by to mohlo znamenat pro hodnocení rizik a politiku

• Systémy pro testování toxicity plastů musí zahrnovat „koronový“ test v příslušných biologických tekutinách (krev, mozkomíšní mok), jinak riziko podceňujeme.
• Pro regulační orgány a průmysl je to argument pro snížení emisí mikroplastů, urychlení vývoje materiálů s nižší afinitou k proteinovým korónám a investice do monitorování plastů v potravinách, vzduchu a vodě. Studie zdůrazňují, že standardizace měření a započítávání korony jsou bezprostředními prioritami.

Co by měl čtenář udělat dnes

• Omezte kontakt se zdroji mikroplastů: volte filtrovanou vodu z kohoutku před balenou vodou, pokud možno se vyhněte ohřívání jídla v plastu, perte syntetické prádlo na nízkých cyklech/s mikrovláknovými filtry. (Tyto tipy nejsou převzaty z článku, ale jsou v souladu s aktuálními hodnoceními rizik.)

Zdroj: Ashim J. a kol. Korunovační komplexy s proteinovými mikroplasty spouštějí změny proteomu v neuronálních a gliových buňkách odvozených z mozku. Environmental Science & Technology.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146