الجسيمات البلاستيكية الدقيقة ذات "تاج" بروتينات مصل اللبن تعطل عمل الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الصغيرة

أظهر علماء من المعهد الكوري الجنوبي للعلوم والتكنولوجيا (DGIST) أنه عند دخول الجسيمات البلاستيكية الدقيقة إلى بيئات بيولوجية (مثل الدم)، فإنها سرعان ما تُصبح "مُشبعة" بالبروتينات، مُشكلةً ما يُسمى بـ"تاج البروتين". في التجربة، تسببت هذه الجسيمات "المتوجة" في إعادة تنظيم كبيرة للبروتينات في الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الصغيرة: تأثر تخليق البروتين، ومعالجة الحمض النووي الريبي (RNA)، واستقلاب الدهون، والنقل بين النواة والسيتوبلازم؛ ونشطت الإشارات الالتهابية في الوقت نفسه. الخلاصة: قد تكون الجسيمات البلاستيكية الدقيقة المرتبطة بالبروتينات أكثر خطورة بيولوجيًا من الجسيمات "العارية". نُشر المقال في مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية.

خلفية الدراسة

• وُجدت الجسيمات البلاستيكية الدقيقة والنانوية (MNPs) بالفعل في الأنسجة البشرية، بما في ذلك الدماغ. في الفترة 2024-2025، أكدت مجموعات مستقلة وجود الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الكبد والكلى وأدمغة المتوفين، وأظهرت تركيزات متزايدة بمرور الوقت. كما وجدت دراسة منفصلة جسيمات بلاستيكية دقيقة في البصلة الشمية، مما يشير إلى وجود "ممر" أنفي إلى الجهاز العصبي المركزي.
• كيف تصل الجسيمات إلى الدماغ ؟ بالإضافة إلى القناة الشمية، تشير العديد من الدراسات والمراجعات الحيوانية إلى احتمالية عبور الجسيمات النانوية الدقيقة حاجز الدم الدماغي (BBB)، مسببةً التهابًا عصبيًا وخللًا وظيفيًا في الأنسجة العصبية.
• يُحدد "الغلاف البروتيني" الهوية البيولوجية للجسيمات. في البيئات البيولوجية، تُغطى أسطح الجسيمات النانوية بسرعة ببروتينات مُمتزة (غلاف بروتيني)، وهو ما يُحدد المُستقبلات التي "تتعرف" على الجسيم، وكيفية توزيعه بين الأعضاء، ومدى سُميته. هذا مُوصوف جيدًا في علم السموم النانوية، ويزداد استخدامه في المواد البلاستيكية الدقيقة/النانوية.
• ما كان معروفًا حتى الآن عن السمية العصبية ؟ ربطت التجارب والمراجعات التي أُجريت على الكائنات الحية التعرض لجزيئات النانو المعدنية بزيادة نفاذية الحاجز الدموي الدماغي، وتنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة، والإجهاد التأكسدي، وضعف الإدراك. ومع ذلك، كانت البيانات الميكانيكية على مستوى البروتينات، وخاصةً في الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الصغيرة البشرية، محدودة.
• ما نوع "الفجوة" التي تُسدها ورقة بحثية جديدة من مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية ؟ قارن الباحثون بشكل منهجي تأثيرات الجسيمات البلاستيكية الدقيقة "المتوجة" ببروتينات المصل مقابل الجسيمات "العارية" على بروتيوم الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الصغيرة لأول مرة، مُظهرين أن الهالة هي التي تُضخّم التحولات غير المواتية في العمليات الخلوية الأساسية. هذا يُقرّب المشكلة البيئية للجسيمات البلاستيكية الدقيقة من الآليات الجزيئية المُحددة لخطر الدماغ.
• لماذا يُعد هذا مهمًا لتقييم المخاطر ؟ قد تُقلل الاختبارات المعملية لسُمية البلاستيك، دون مراعاة فيروس كورونا، من تقدير الخطر؛ لذا، يُنصح بنمذجة تأثير الجسيمات في وجود البروتينات (الدم، السائل الدماغي الشوكي)، وهو ما أوصت به بالفعل دراسات مُراجعة.

ماذا فعلوا بالضبط؟

• في المختبر، حُضِّنت جسيمات بلاستيكية دقيقة في مصل فأر لتكوين "تاج" بروتيني على سطح الجسيمات، ثم عُرِّضت الجسيمات لخلايا دماغية: خلايا عصبية مُزروعة (من الفئران) وخلايا دبقية صغيرة (من الخلايا البشرية). بعد التعرض، فُحصت بروتيوم الخلايا باستخدام مطياف الكتلة.
• للمقارنة، تم أيضًا تقييم تأثير الجسيمات البلاستيكية الدقيقة "العارية" (بدون التاج). مكّن هذا من تحديد نسبة الإشارة السامة التي تحملها قشرة البروتين إلى الجسيم.

النتائج الرئيسية

• يُغيّر بروتين كورونا "شخصية" البلاستيك. وكما هو متوقع وفقًا لقوانين علم السموم النانوية، تمتص الجسيمات الدقيقة طبقة غير متجانسة من البروتينات في المصل. تُسبب هذه المُركّبات تغيراتٍ أكثر وضوحًا في التعبير البروتيني في خلايا الدماغ مقارنةً بالجسيمات "العارية".
• التأثير على العمليات الأساسية للخلية. مع الجسيمات البلاستيكية الدقيقة "المتوجة"، انخفضت مكونات آلية ترجمة ومعالجة الحمض النووي الريبي، وتغيرت مسارات أيض الدهون، وتعطل النقل النووي السيتوبلازمي - أي تضررت الوظائف "الأساسية" للبقاء ومرونة الخلية العصبية.
• تنشيط الالتهاب والتعرف. وصف الباحثون تنشيط البرامج الالتهابية ومسارات التعرف على الجسيمات الخلوية، والتي قد تُسهم في تراكم الجسيمات البلاستيكية الدقيقة في الدماغ وتهيج الخلايا المناعية فيه بشكل مزمن.

لماذا هذا مهم؟

• في الواقع، نادرًا ما تُكشف الجسيمات البلاستيكية الدقيقة والنانوية: فهي تُغطى فورًا بالبروتينات والدهون وجزيئات بيئية أخرى - وهي هالة تُحدد كيفية تفاعل الجسيم مع الخلايا، وما إذا كان سيجتاز الحاجز الدموي الدماغي، وأي المستقبلات "تراه". يُظهر البحث الجديد مباشرةً أن الهالة هي التي يُمكن أن تُعزز احتمالية السمية العصبية.
• ويزيد السياق من القلق: فقد وجدت دراسات مستقلة جزيئات بلاستيكية دقيقة في البصلة الشمية لدى البشر، بل وحتى مستويات متزايدة في أدمغة الأشخاص المتوفين؛ وتناقش المراجعات مسارات اختراق الحاجز الدموي الدماغي، والإجهاد التأكسدي، والالتهاب العصبي.

كيف تقارن هذه البيانات بالبيانات السابقة؟

• لطالما وُصفت الجسيمات النانوية بأن تركيب الهالة يُحدد "الهوية البيولوجية" والالتقاط بواسطة الخلايا البلعمية/الخلايا الدبقية الصغيرة؛ وتُجمع بيانات مماثلة عن البلاستيك الدقيق، بما في ذلك دراسات حول تأثير الهالة من الجهاز الهضمي/المصل على الالتقاط الخلوي. تُعد هذه المقالة الجديدة من أوائل التحليلات البروتينية التفصيلية، خاصةً في خلايا الدماغ.

قيود

• هذا نموذج خلية في المختبر: يظهر الآليات، لكنه لا يجيب بشكل مباشر على الأسئلة حول الجرعة ومدة وإمكانية عكس التأثيرات في الجسم.
• استُخدمت أنواع محددة من الجسيمات وبروتينات التاج؛ ففي بيئة حقيقية، يتغير تركيب التاج (الدم، السائل الدماغي الشوكي، المخاط التنفسي، إلخ)، ومعه تتغير الآثار البيولوجية. هناك حاجة إلى نماذج حيوانية وتقنيات مراقبة حيوية لدى البشر.

ماذا قد يعني هذا بالنسبة لتقييم المخاطر والسياسة

• يجب أن تتضمن أنظمة اختبار سمية البلاستيك مرحلة "التاج" في السوائل الحيوية ذات الصلة (الدم، السائل النخاعي)، وإلا فإننا نقلل من شأن المخاطر.
• بالنسبة للجهات التنظيمية والقطاع الصناعي، تُعدّ هذه حجةً للحد من انبعاثات البلاستيك الدقيق، وتسريع تطوير مواد أقل انجذابًا لبروتينات الهالة، والاستثمار في مراقبة البلاستيك في الغذاء والهواء والماء. وتُؤكد المراجعات على أن توحيد القياسات وحسابات الهالة من الأولويات العاجلة.

ماذا ينبغي للقارئ أن يفعل اليوم

• قلل من ملامسة مصادر البلاستيك الدقيق: اختر ماء الصنبور المفلتر بدلًا من الماء المعبأ، وتجنب تسخين الطعام في البلاستيك إن أمكن، واغسل المواد الصناعية على دورات غسيل منخفضة/بفلاتر من الألياف الدقيقة. (هذه النصائح ليست مأخوذة من المقال، ولكنها تتوافق مع تقييمات المخاطر الحالية).

المصدر: أشيم ج. وآخرون. مُركّبات التتويج الدقيقة البروتينية تُحفّز تغييرات في البروتينات في الخلايا العصبية والدبقية المشتقة من الدماغ. مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146