Studiuesit e UTEP zbuluan se nanoplastika dhe kimikatet PFAS ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme proteinat thelbësore për zhvillimin njerëzor, si ato në qumështin e gjirit dhe mioglobinë, duke çuar potencialisht në defekte zhvillimi dhe probleme të tjera shëndetësore. Këto gjetje nënvizojnë nevojën urgjente për alternativa materiale më të sigurta dhe informojnë politikat e ardhshme mjedisore.
Studimi i UTEP zbulon se si nanoplastika ashtu edhe kimikatet e përhershme modifikojnë proteinat thelbësore në qumështin e gjirit dhe formulat për foshnjat.
Studiuesit në Universitetin e Teksasit në El Paso kanë arritur përparime të rëndësishme në studimin e nanoplastikës dhe substancave per- dhe polifluoroalkil (PFAS), të referuara gjithashtu si kimikate përgjithmonë. Hulumtimi i tyre tregon se si këto komponime mund të modifikojnë strukturën dhe funksionin e biomolekulave. Në mënyrë të veçantë, ekipi zbuloi se këto substanca mund të ndryshojnë proteinat e pranishme në qumështin e gjirit të njeriut dhe në formulat e foshnjave, të cilat potencialisht mund të çojnë në probleme zhvillimi më vonë.
Nanoplastika dhe kimikatet përgjithmonë janë komponime të krijuara nga njeriu, të pranishme në të gjithë mjedisin; një seri studimesh të fundit i kanë lidhur ato me rezultate të shumta negative shëndetësore. Ndërsa nanoplastika e ka origjinën kryesisht si rezultat i degradimit të materialeve më të mëdha plastike, si shishet e ujit dhe ambalazhet e ushqimit, kimikatet e përhershme gjenden në produkte të ndryshme si enët e gatimit dhe veshjet.
Ekipi hulumtues UTEP u fokusua në ndikimin e komponimeve në tre proteina kritike për zhvillimin dhe funksionin njerëzor: beta-laktoglobulinën, alfa-laktalbuminën dhe mioglobinën. Gjetjet e tyre, të cilat ofrojnë një pasqyrë të nivelit atomik për efektet e dëmshme të nanoplastikës dhe PFAS në shëndetin e njeriut, përshkruhen në dy artikuj të fundit në Gazeta e Shoqërisë Kimike Amerikane dhe Materialet dhe ndërfaqet e aplikuara të ACS.
Mahesh Narayan, Ph.D., profesor dhe shef i Divizionit të Biokimisë në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë të UTEP. Kredia: Universiteti i Teksasit në El Paso
“Duke kuptuar mekanizmat molekularë se si nanoplastika dhe kimikatet përgjithmonë prishin funksionet qelizore, shkencëtarët mund të zhvillojnë alternativa më të sigurta ndaj këtyre materialeve,” tha Mahesh Narayan, Ph.D., një profesor, anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Kimisë dhe shef i Divizionit. i Biokimisë në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë të UTEP, i cili mbikëqyri të dy studimet. “Pasqyrat e marra nga ky hulumtim kanë implikime të gjera.”
Narayan tha se, më e rëndësishmja, hulumtimi i tyre zbuloi se nanoplastika dhe PFAS “shpërndanë” plotësisht një rajon proteinash të njohur si spirale alfa, duke i kthyer ato në struktura të quajtura fletë beta.
“Ne nuk prisnim që të gjithë të kishin këtë ndikim të ngjashëm në spiralen alfa,” tha Narayan. “Ishte një rastësi e plotë.” Ekipi vuri re se ky ndryshim ndodh edhe në proteinat amiloide, të cilat mund të shkaktojnë neurodegjenerim dhe rezultate neurotoksike nëse kimikatet sintetike arrijnë në tru.
Gjetjet kryesore shtesë të studimeve janë përshkruar më poshtë.
Proteina e qumështit: Beta-laktoglobulina (BLG)
BLG është një proteinë që gjendet në qumështin e deleve dhe lopëve dhe përdoret zakonisht si një përbërës në formulën e foshnjave. Proteina lidhet me retinolin (vitaminë A) dhe acidet yndyrore dhe është thelbësore për shikimin dhe zhvillimin e trurit tek foshnjat.
Ekipi hulumtues zbuloi se efikasiteti i lidhjes së BLG me retinolin dhe acidet yndyrore zvogëlohet pas ekspozimit ndaj nanoplastikës dhe PFAS. Kjo ulje, e modeluar nga Lela Vukovic, Ph.D., profesoreshë e asociuar në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë, mund të çojë në probleme të rëndësishme zhvillimore tek foshnjat neonatale, tha ekipi.
Për më tepër, për herë të parë ndonjëherë, ekipi vëzhgoi se PFAS lidhet me proteinën e qumështit, duke e kthyer atë në një bartës për këto komponime.
Ekipi hulumtues përfshin (rreshti i lartë, LR): Mahesh Narayan, Ph.D., profesor dhe shef i Divizionit të Biokimisë në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë të UTEP; Randhal Ramirez Orozco, doktorant i shkencave kompjuterike; Sophia Borrego, studente e dytë për shkencat biomjekësore; Samantha Arce, studente e dytë për shkencat biomjekësore; Daisy Wilson, doktorante e shkencave mjedisore dhe inxhinierisë; (rreshti i poshtëm, LR) Ummy Habiba Sweety, studente e doktoraturës për shkencën dhe inxhinierinë mjedisore; dhe Jyotish Kumar, doktorant në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë. Lela Vukovic, Dr. (jo në foto), profesor i asociuar në Departamentin e Kimisë dhe Biokimisë, ishte gjithashtu i përfshirë në hulumtim. Kredia: Universiteti i Teksasit në El Paso
Qumështi i gjirit të njeriut: Alfa-laktalbumin
Alfa-laktalbumina gjendet në qumështin e gjirit të njeriut, merr pjesë në sintezën e laktozës dhe gëlltitet nga foshnjat për të ndihmuar në plotësimin e nevojave ushqyese. Studiuesit e UTEP zbuluan se nanoplastika dhe PFAS korruptojnë strukturën e proteinës alfa-laktalbumine, duke kompromentuar kështu formimin e laktozës. Ekipi tha se ndërprerja mund të çojë në defekte zhvillimore në rrjedhën e poshtme të foshnjave neonatale, të tilla si imuniteti i komprometuar dhe reduktimi i përthithjes së mineraleve.
Ruajtja e oksigjenit: Mioglobina
Mioglobina, e gjetur në gjakun dhe indet e muskujve të shumicës së gjitarëve, është thelbësore për ruajtjen e oksigjenit. Ekipi hulumtues UTEP zbuloi se nanoplastika dhe PFAS komprometojnë funksionalitetin e proteinës së mioglobinës, duke prishur aftësinë e saj për të ruajtur oksigjenin. Ky ndërprerje mund të çojë në probleme shëndetësore si gulçim dhe anemi.
Eksperimentet shtesë nga ekipi treguan se ekspozimi ndaj nanoplastikës dëmton lëvizjen e krimbave, me efekte të krahasueshme me paraquat – një herbicid që ka qenë i lidhur me shkaktimin e sëmundjes së Parkinsonit.
“Kjo punë ka potencialin të ndikojë ndjeshëm në politikat e shëndetit publik dhe mjedisit, duke theksuar rolin jetik të kërkimit shkencor në adresimin e sfidave globale,” tha Robert Kirken, Ph.D., dekan i Kolegjit të Shkencave. “Jam krenar për hulumtimin novator të kryer nga Dr. Narayan, Dr. Vukovic dhe ekipet e tyre. Qasja e tyre inovative për të kuptuar se si këto materiale të krijuara nga njeriu prishin funksionet biomolekulare është një shembull kryesor i punës transformuese që studiuesit e UTEP bëjnë rregullisht.
Narayan dhe ekipi i tij kërkimor planifikojnë të vazhdojnë studimet e tyre dhe të hetojnë efektet e plastikës së tjera dhe komponimeve PFAS.
Referencat: “Një pasqyrë atomike dhe molekulare në mënyrën se si PFOA zvogëlon a-Helicitetin, kompromenton lidhjen e substratit dhe krijon xhepa lidhës në një proteinë model globular” nga Anju Yadav, Lela Vuković dhe Mahesh Narayan, 24 prill 2024, Gazeta e Shoqërisë Kimike Amerikane.
DOI: 10.1021/jacs.4c02934
“Ndërveprimet ndërfaciale ndërmjet nanoplastikës dhe sistemeve biologjike: drejt një kuptimi atomik dhe molekular të dishomeostazës biologjike të drejtuar nga plastika” nga Afroz Karim, Anju Yadav, Ummy Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sofia A. Delgado, Jose A. C. Hernandez, Jose A. C. , Lela Vukovic dhe Mahesh Narayan, 9 maj 2024, Materialet dhe Ndërfaqet e Aplikuara ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c03008