Le microplastiche con una "corona" di proteine del siero del latte interrompono il lavoro dei neuroni e della microglia

Scienziati del DGIST (Corea del Sud) hanno dimostrato che quando le microplastiche entrano in ambienti biologici (ad esempio, il sangue), si "ricoprono" rapidamente di proteine, formando la cosiddetta corona proteica. Nell'esperimento, queste particelle "incoronate" hanno causato una significativa riorganizzazione del proteoma nei neuroni e nella microglia: la sintesi proteica, l'elaborazione dell'RNA, il metabolismo lipidico e il trasporto tra nucleo e citoplasma ne hanno risentito; contemporaneamente sono stati attivati segnali infiammatori. Conclusione: le microplastiche associate alle proteine potrebbero essere biologicamente più pericolose delle particelle "nude". L'articolo è stato pubblicato su Environmental Science & Technology.

Contesto dello studio

• Micro e nanoplastiche (MNP) sono già presenti nei tessuti umani, incluso il cervello. Nel 2024-2025, gruppi indipendenti hanno confermato la presenza di MNP nel fegato, nei reni e nel cervello di persone decedute, mostrando concentrazioni crescenti nel tempo. Uno studio separato ha rilevato microplastiche nel bulbo olfattivo, indicando un "bypass" nasale al sistema nervoso centrale.
• Come le particelle entrano nel cervello. Oltre al tratto olfattivo, numerosi studi e revisioni su animali indicano la possibilità che le micro-nanoplastiche attraversino la barriera emato-encefalica (BEE) con conseguente neuroinfiammazione e disfunzione del tessuto nervoso.
• La "corona proteica" determina l'identità biologica delle particelle. In ambienti biologici, le superfici delle nanoparticelle vengono rapidamente ricoperte da proteine adsorbite (corona proteica), ed è la corona a determinare quali recettori "riconoscono" la particella, come viene distribuita tra gli organi e quanto è tossica. Questo è ben descritto in nanotossicologia e viene sempre più applicato alle micro/nanoplastiche.
• Cosa si sapeva finora sulla neurotossicità. Esperimenti e revisioni in vivo hanno collegato l'esposizione a MNP all'aumento della permeabilità della barriera emato-encefalica, all'attivazione della microglia, allo stress ossidativo e al deterioramento cognitivo; tuttavia, i dati meccanicistici a livello del proteoma, specificamente nei neuroni e nella microglia umani, sono stati limitati.
• Che tipo di "buco" colma un nuovo articolo di Environmental Science & Technology? Gli autori hanno confrontato sistematicamente per la prima volta gli effetti delle microplastiche "incoronate" con proteine sieriche rispetto alle particelle "nude" sul proteoma di neuroni e microglia, dimostrando che è la corona ad amplificare i cambiamenti sfavorevoli nei processi cellulari fondamentali. Questo avvicina il problema ambientale delle MNP a specifici meccanismi molecolari di rischio per il cervello.
• Perché questo è importante per la valutazione del rischio? I test di laboratorio sulla tossicità della plastica senza tenere conto del coronavirus potrebbero sottostimare il pericolo; è più corretto modellare l'impatto delle particelle in presenza di proteine (sangue, liquido cerebrospinale), come già raccomandato da articoli di revisione.

Cosa hanno fatto esattamente?

• In laboratorio, le microplastiche sono state incubate nel siero di topo per formare una "corona" proteica sulla superficie delle particelle, quindi le particelle sono state esposte a cellule cerebrali: neuroni in coltura (topo) e microglia (linea umana). Dopo l'esposizione, il proteoma delle cellule è stato esaminato mediante spettrometria di massa.
• A titolo di confronto, è stato valutato anche l'effetto della microplastica "nuda" (senza la corona). Ciò ha permesso di determinare quale percentuale del segnale tossico sia trasmessa dal guscio proteico alla particella.

Risultati chiave

• La corona proteica modifica la "personalità" della plastica. Come previsto dalle leggi della nanotossicologia, le microparticelle assorbono uno strato eterogeneo di proteine nel siero. Tali complessi hanno causato cambiamenti molto più pronunciati nell'espressione proteica nelle cellule cerebrali rispetto alle particelle "nude".
• Colpendo i processi fondamentali della cellula. Con le microplastiche "incoronate", i componenti dei meccanismi di traduzione e processamento dell'RNA sono stati ridotti, le vie del metabolismo lipidico sono state modificate e il trasporto nucleocitoplasmatico è stato interrotto, ovvero le funzioni "fondamentali" di sopravvivenza e plasticità della cellula nervosa ne hanno risentito.
• Attivazione dell'infiammazione e del riconoscimento. Gli autori hanno descritto l'attivazione di programmi infiammatori e percorsi di riconoscimento delle particelle cellulari, che potrebbero contribuire all'accumulo di microplastiche nel cervello e all'irritazione cronica delle cellule immunitarie cerebrali.

Perché è importante?

• Nella vita reale, le micro e nanoplastiche non sono quasi mai "nude": vengono immediatamente ricoperte da proteine, lipidi e altre molecole ambientali, una sorta di "corona" che determina come la particella interagisce con le cellule, se supera la barriera emato-encefalica e quali recettori la "vedono". Il nuovo lavoro dimostra direttamente che è proprio la corona a poterne aumentare il potenziale neurotossico.
• Il contesto accresce l'allarme: studi indipendenti hanno rilevato microplastiche nel bulbo olfattivo umano e livelli addirittura aumentati nel cervello di persone decedute; le revisioni analizzano le vie di penetrazione della barriera emato-encefalica, lo stress ossidativo e la neuroinfiammazione.

Come si confronta questo dato con quello precedente?

• È stato a lungo descritto per le nanoparticelle che la composizione della corona determina l'"identità biologica" e la cattura da parte di macrofagi/microglia; una serie di dati analoga è in fase di raccolta per le microplastiche, compresi studi sull'effetto della corona del tratto gastrointestinale/siero sulla cattura cellulare. Il nuovo articolo è una delle prime analisi proteomiche dettagliate specificamente sulle cellule cerebrali.

Restrizioni

• Si tratta di un modello cellulare in vitro: mostra i meccanismi, ma non risponde direttamente alle domande su dose, durata e reversibilità degli effetti nell'organismo.
• Sono stati utilizzati tipi specifici di particelle e di corona proteica; in un ambiente reale, la composizione della corona cambia (sangue, liquido cerebrospinale, muco respiratorio, ecc.) e, con essa, gli effetti biologici. Sono necessari modelli animali e biomonitoraggio sull'uomo.

Cosa potrebbe significare per la valutazione del rischio e la politica

• I sistemi di test sulla tossicità della plastica devono includere una fase “corona” nei biofluidi rilevanti (sangue, liquido cerebrospinale), altrimenti sottovalutiamo il rischio.
• Per le autorità di regolamentazione e l'industria, questo rappresenta un argomento a favore della riduzione delle emissioni di microplastiche, dell'accelerazione dello sviluppo di materiali con minore affinità per le corone proteiche e degli investimenti nel monitoraggio della plastica negli alimenti, nell'aria e nell'acqua. Le analisi sottolineano che la standardizzazione delle misurazioni e la contabilizzazione delle corone sono priorità immediate.

Cosa dovrebbe fare il lettore oggi

• Ridurre il contatto con fonti di microplastiche: preferire l'acqua del rubinetto filtrata a quella in bottiglia, evitare di riscaldare il cibo nella plastica se possibile, lavare i capi sintetici a cicli bassi/con filtri in microfibra. (Questi suggerimenti non sono tratti dall'articolo, ma sono coerenti con le attuali revisioni dei rischi.)

Fonte: Ashim J. et al. I complessi di incoronazione proteica microplastica innescano cambiamenti nel proteoma nelle cellule neuronali e gliali derivate dal cervello. Environmental Science & Technology.https://doi.org/10.1021/acs.est.5c04146