Mikroplaster med en "krona" av vassleproteiner stör neuronernas och mikroglias arbete

Forskare från DGIST (Sydkorea) har visat att när mikroplaster kommer in i biologiska miljöer (till exempel blod) blir de snabbt "övervuxna" med proteiner och bildar den så kallade proteinkoronan. I experimentet orsakade sådana "krönade" partiklar betydande omorganisation av proteomet i neuroner och mikroglia: proteinsyntes, RNA-bearbetning, lipidmetabolism och transport mellan kärnan och cytoplasman drabbades; inflammatoriska signaler aktiverades samtidigt. Slutsats: mikroplaster associerade med proteiner kan vara biologiskt farligare än "nakna" partiklar. Artikeln publicerades i Environmental Science & Technology.

Bakgrund till studien

• Mikro- och nanoplaster (MNP) finns redan i mänskliga vävnader, inklusive hjärnan. Under 2024–2025 bekräftade oberoende grupper förekomsten av MNP i lever, njurar och hjärna hos avlidna personer, och visade ökande koncentrationer över tid. En separat studie fann mikroplaster i luktbulben, vilket indikerar en nasal "bypass" till CNS.
• Hur partiklar tar sig in i hjärnan. Förutom luktvägarna indikerar ett flertal djurstudier och översikter möjligheten att mikronanoplaster passerar blod-hjärnbarriären (BBB) med efterföljande neuroinflammation och dysfunktion i nervvävnaden.
• "Proteinkorona" avgör partiklarnas biologiska identitet. I biologiska miljöer täcks nanopartiklarnas ytor snabbt av adsorberade proteiner (proteinkorona), och det är koronan som avgör vilka receptorer som "känner igen" partikeln, hur den är fördelad mellan organ och hur giftig den är. Detta är väl beskrivet inom nanotoxikologi och överförs i allt högre grad till mikro-/nanoplaster.
• Vad som hittills varit känt om neurotoxicitet. In vivo-experiment och översikter har kopplat MNP-exponering till ökad BBB-permeabilitet, mikrogliaaktivering, oxidativ stress och kognitiv försämring; mekanistiska data på proteomnivå specifikt i mänskliga neuroner och mikroglia har dock varit begränsade.
• Vilken typ av "hål" fyller en ny artikel från Environmental Science & Technology? För första gången jämförde författarna systematiskt effekterna av mikroplaster "krönta" med serumproteiner kontra "nakna" partiklar på proteomet hos neuroner och mikroglia, vilket visar att det är koronan som förstärker ogynnsamma förändringar i grundläggande cellulära processer. Detta för miljöproblemet med MNP närmare specifika molekylära riskmekanismer för hjärnan.
• Varför är detta viktigt för riskbedömning? Laboratorietester av plasttoxicitet utan att ta hänsyn till corona kan underskatta faran; det är mer korrekt att modellera partiklarnas påverkan i närvaro av proteiner (blod, cerebrospinalvätska), vilket redan rekommenderas i översiktsartiklar.

Vad exakt gjorde de?

• I laboratoriet inkuberades mikroplaster i musserum för att bilda en protein-"krona" på partiklarnas yta, sedan exponerades partiklarna för hjärnceller: odlade neuroner (mus) och mikroglia (mänsklig linje). Efter exponering undersöktes cellernas proteom med hjälp av masspektrometri.
• Som jämförelse utvärderades även effekten av "naken" mikroplast (utan krona). Detta gjorde det möjligt att bestämma hur stor andel av den toxiska signalen som proteinskalet för med sig på partikeln.

Viktiga resultat

• Proteinkorona förändrar plastens "personlighet". Som förväntat enligt nanotoxikologins lagar adsorberar mikropartiklarna ett heterogent lager av proteiner i serumet. Sådana komplex orsakade mycket mer uttalade förändringar i proteinuttryck i hjärnceller än "nakna" partiklar.
• Att träffa cellens grundläggande processer. Med "krönta" mikroplaster reducerades komponenter i RNA-translations- och bearbetningsmaskineriet, lipidmetabolismvägarna förskjutits och nukleocytoplasmisk transport stördes - det vill säga att nervcellens "grundläggande" funktioner för överlevnad och plasticitet led.
• Att slå på inflammation och igenkänning. Författarna beskrev aktiveringen av inflammatoriska program och cellulära partikeligenkänningsvägar, vilket kan bidra till ansamling av mikroplaster i hjärnan och kronisk irritation av hjärnans immunceller.

Varför är detta viktigt?

• I verkligheten är mikro- och nanoplaster nästan aldrig "nakna": de är omedelbart täckta med proteiner, lipider och andra miljömolekyler – en korona som avgör hur partikeln interagerar med celler, om den passerar blod-hjärnbarriären och vilka receptorer som "ser" den. Det nya arbetet visar direkt att det är koronan som kan förstärka den neurotoxiska potentialen.
• Sammanhanget ökar oron: oberoende studier har funnit mikroplaster i den mänskliga luktbulben och till och med förhöjda nivåer i hjärnan hos avlidna personer; översikter diskuterar penetrationsvägar för blodkroppens blodkropp, oxidativ stress och neuroinflammation.

Hur står sig detta i jämförelse med tidigare data?

• Det har länge beskrivits för nanopartiklar att koronans sammansättning dikterar den "biologiska identiteten" och uppfångningen av makrofager/mikroglia; en liknande mängd data samlas in för mikroplaster, inklusive arbeten om effekten av koronan från mag-tarmkanalen/serum på cellulär uppfångning. Den nya artikeln är en av de första detaljerade proteomanalyserna specifikt i hjärnceller.

Begränsningar

• Detta är en in vitro-cellmodell: den visar mekanismerna, men besvarar inte direkt frågor om dos, varaktighet och reversibilitet av effekter i kroppen.
• Specifika typer av partiklar och proteinkorona användes; i en verklig miljö förändras koronans sammansättning (blod, cerebrospinalvätska, andningsslem etc.) och med den de biologiska effekterna. Djurmodeller och biomonitorering på människor behövs.

Vad detta kan innebära för riskbedömning och policy

• System för test av plasttoxicitet måste inkludera ett "korona"-stadium i relevanta biovätskor (blod, cerebrospinalvätska), annars underskattar vi risken.
• För tillsynsmyndigheter och industri är detta ett argument för att minska utsläppen av mikroplaster, påskynda utvecklingen av material med lägre affinitet för proteinkorona och investera i övervakning av plast i livsmedel, luft och vatten. Granskningarna betonar att standardisering av mätningar och koronaberäkning är omedelbara prioriteringar.

Vad läsaren bör göra idag

• Minska kontakten med källor till mikroplaster: välj filtrerat kranvatten framför flaskvatten, undvik att värma mat i plast om möjligt, tvätta syntetmaterial på låg värme/med mikrofiberfilter. (Dessa tips är inte hämtade från artikeln, men överensstämmer med aktuella riskbedömningar.)

Källa: Ashim J. et al. Proteinmikroplastiska koronationskomplex utlöser proteomförändringar i hjärnhärledda neuronala och gliaceller. Miljövetenskap och teknik.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146