Mikroplastik med en "krone" af valleproteiner forstyrrer neuronernes og mikroglias arbejde

Forskere fra DGIST (Sydkorea) har vist, at når mikroplastik kommer ind i biologiske miljøer (f.eks. blod), bliver den hurtigt "overgroet" med proteiner og danner den såkaldte proteinkorona. I eksperimentet forårsagede sådanne "kronede" partikler betydelig reorganisering af proteomet i neuroner og mikroglia: proteinsyntese, RNA-behandling, lipidmetabolisme og transport mellem kernen og cytoplasmaet led skade; inflammatoriske signaler blev aktiveret samtidig. Konklusion: Mikroplastik forbundet med proteiner kan være mere biologisk farlig end "nøgne" partikler. Artiklen blev offentliggjort i Environmental Science & Technology.

Baggrund for undersøgelsen

• Mikro- og nanoplast (MNP'er) findes allerede i menneskeligt væv, herunder hjernen. I 2024-2025 bekræftede uafhængige grupper tilstedeværelsen af MNP'er i lever, nyrer og hjerne hos afdøde personer, og viste stigende koncentrationer over tid. En separat undersøgelse fandt mikroplast i lugtekolben, hvilket indikerer en nasal "bypass" til centralnervesystemet.
• Hvordan partikler kommer ind i hjernen. Ud over lugtekanalen indikerer adskillige dyreforsøg og -analyser muligheden for, at mikronanoplaster krydser blod-hjerne-barrieren (BBB) med efterfølgende neuroinflammation og dysfunktion i nervevævet.
• "Proteinkoronaen" bestemmer partiklernes biologiske identitet. I biologiske miljøer bliver nanopartiklernes overflader hurtigt dækket af adsorberede proteiner (proteinkorona), og det er koronaen, der bestemmer, hvilke receptorer der "genkender" partiklen, hvordan den er fordelt mellem organer, og hvor giftig den er. Dette er velbeskrevet i nanotoksikologi og overføres i stigende grad til mikro-/nanoplast.
• Hvad man hidtil har kendt om neurotoksicitet. In vivo-eksperimenter og -oversigter har forbundet MNP-eksponering med øget BBB-permeabilitet, mikroglial aktivering, oxidativt stress og kognitiv svækkelse; mekanistiske data på proteomniveau specifikt i humane neuroner og mikroglia har dog været begrænsede.
• Hvilken slags "hul" udfylder en ny artikel fra Environmental Science & Technology? Forfatterne sammenlignede systematisk virkningerne af mikroplast "kronet" med serumproteiner versus "nøgne" partikler på proteomet i neuroner og mikroglia for første gang, hvilket viser, at det er koronaen, der forstærker ugunstige ændringer i grundlæggende cellulære processer. Dette bringer miljøproblemet med MNP tættere på specifikke molekylære risikomekanismer for hjernen.
• Hvorfor er dette vigtigt for risikovurdering? Laboratorietest af plastiktoksicitet uden at tage højde for corona kan undervurdere faren; det er mere korrekt at modellere partiklers påvirkning i nærvær af proteiner (blod, cerebrospinalvæske), hvilket allerede anbefales i oversigtsartikler.

Hvad gjorde de præcist?

• I laboratoriet blev mikroplastik inkuberet i museserum for at danne en protein-"krone" på partiklernes overflade, hvorefter partiklerne blev eksponeret for hjerneceller: dyrkede neuroner (mus) og mikroglia (menneskelig cellelinje). Efter eksponering blev cellernes proteom undersøgt ved hjælp af massespektrometri.
• Til sammenligning blev effekten af "nøgen" mikroplast (uden krone) også vurderet. Dette gjorde det muligt at bestemme, hvilken andel af det toksiske signal der bringes af proteinskallen på partiklen.

Nøgleresultater

• Proteinet corona ændrer plastikkens "personlighed". Som forventet af nanotoksikologiens love adsorberer mikropartiklerne et heterogent lag af proteiner i serumet. Sådanne komplekser forårsagede langt mere udtalte ændringer i proteinekspressionen i hjerneceller end "nøgne" partikler.
• Ramte cellens grundlæggende processer. Med "kronede" mikroplaster blev komponenter i RNA-translations- og behandlingsmaskineriet reduceret, lipidmetabolismeveje blev forskudt, og nukleocytoplasmatisk transport blev forstyrret - det vil sige, at nervecellens "grundlæggende" funktioner for overlevelse og plasticitet led under det.
• Aktivering af inflammation og genkendelse. Forfatterne beskrev aktiveringen af inflammatoriske programmer og cellulære partikelgenkendelsesveje, hvilket kan bidrage til ophobning af mikroplast i hjernen og kronisk irritation af hjernens immunceller.

Hvorfor er dette vigtigt?

• I virkeligheden er mikro- og nanoplast næsten aldrig "nøgne": de er øjeblikkeligt dækket af proteiner, lipider og andre miljømolekyler – en korona, der bestemmer, hvordan partiklen interagerer med celler, om den passerer blod-hjerne-barrieren, og hvilke receptorer der "ser" den. Det nye arbejde viser direkte, at det er koronaen, der kan forstærke det neurotoksiske potentiale.
• Konteksten øger alarmen: uafhængige undersøgelser har fundet mikroplastik i den menneskelige lugtekolbe og endda forhøjede niveauer i hjernen hos afdøde personer; anmeldelser diskuterer BBB-penetrationsveje, oxidativ stress og neuroinflammation.

Hvordan er dette sammenlignet med tidligere data?

• Det har længe været beskrevet for nanopartikler, at koronaens sammensætning dikterer den "biologiske identitet" og opfangning af makrofager/mikroglia; en lignende mængde data indsamles for mikroplast, herunder arbejde med effekten af koronaen fra mave-tarmkanalen/serum på cellulær opfangning. Den nye artikel er en af de første detaljerede proteomiske analyser specifikt i hjerneceller.

Begrænsninger

• Dette er en in vitro-cellemodel: den viser mekanismerne, men besvarer ikke direkte spørgsmål om dosis, varighed og reversibilitet af virkninger i kroppen.
• Specifikke typer af partikler og protein-corona blev anvendt; i et virkeligt miljø ændrer coronaens sammensætning sig (blod, cerebrospinalvæske, luftvejsslim osv.), og dermed de biologiske effekter. Dyremodeller og biomonitorering hos mennesker er nødvendige.

Hvad dette kan betyde for risikovurdering og politik

• Systemer til test af plasttoksicitet skal inkludere et "korona"-stadium i relevante biovæsker (blod, cerebrospinalvæske), ellers undervurderer vi risikoen.
• For regulatorer og industrien er dette et argument for at reducere udledning af mikroplast, fremskynde udviklingen af materialer med lavere affinitet for proteincoronaer og investere i overvågning af plast i fødevarer, luft og vand. Gennemgangene understreger, at standardisering af målinger og coronaregnskab er umiddelbare prioriteter.

Hvad læseren bør gøre i dag

• Reducer kontakt med kilder til mikroplast: vælg filtreret postevand frem for flaskevand, undgå at opvarme mad i plastik, hvis det er muligt, vask syntetiske stoffer på lav varme/med mikrofiberfiltre. (Disse tips er ikke taget fra artiklen, men er i overensstemmelse med aktuelle risikovurderinger.)

Kilde: Ashim J. et al. Proteinmikroplastiske kroningskomplekser udløser proteomændringer i hjerneafledte neuronale og gliaceller. Environmental Science & Technology.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146