Дослідники Техаського університету в Ель-Пасо досягли важливих успіхів у вивченні нанопластиків і пер- і поліфторалкільних речовин (PFAS), які також називають хімікатами назавжди. Їхні дослідження демонструють, як ці сполуки можуть змінювати структуру та функцію біомолекул. Зокрема, команда виявила, що ці речовини можуть змінювати білки, присутні в людському грудному молоці та сумішах для немовлят, що потенційно може призвести до проблем з розвитком у майбутньому.
Нанопластики та хімікати назавжди є створеними людиною сполуками, присутніми в навколишньому середовищі; низка нещодавніх досліджень пов’язала їх із численними негативними наслідками для здоров’я. У той час як нанопластики виникають в основному в результаті деградації більших пластикових матеріалів, таких як пляшки для води та харчові упаковки, хімічні речовини назавжди містяться в різних продуктах, таких як посуд і одяг.
Дослідницька група UTEP зосередилася на впливі сполук на три білки, критичні для розвитку та функціонування людини: бета-лактоглобулін, альфа-лактальбумін і міоглобін. Їхні висновки, які дають розуміння згубного впливу нанопластику та PFAS на здоров’я людини на атомарному рівні, описані у двох останніх статтях у Журналі Американського хімічного товариства та ACS Applied Materials and Interfaces.
«Розуміючи молекулярні механізми того, як нанопластики та хімічні речовини назавжди порушують клітинні функції, вчені можуть розробити безпечніші альтернативи цим матеріалам», — сказав Махеш Нараян, доктор філософії, професор, член Королівського хімічного товариства та керівник відділу. біохімії на кафедрі хімії та біохімії UTEP, який керував двома дослідженнями. «Інформація, отримана в результаті цього дослідження, має далекосяжні наслідки».
Нараян сказав, що, найголовніше, їхні дослідження показали, що нанопластики та PFAS повністю «розчинили» область білків, відому як альфа-спіраль, перетворивши їх на структури, які називаються бета-листами.
«Ми не очікували, що всі вони матимуть такий подібний вплив на альфа-спіраль», — сказав Нараян. «Це був повний збіг». Команда помітила, що ця зміна також відбувається в амілоїдних білках, які можуть викликати нейродегенерацію та нейротоксичні наслідки, якщо синтетичні хімічні речовини досягають мозку.
Додаткові ключові результати досліджень описані нижче.
Молочний білок: бета-лактоглобулін (BLG)
BLG — це білок, який міститься в молоці овець і корів і зазвичай використовується як інгредієнт дитячих сумішей. Білок зв’язується з ретинолом (вітаміном А) і жирними кислотами і має вирішальне значення для зору та розвитку мозку у немовлят.
Дослідницька група виявила, що ефективність зв’язування BLG з ретинолом і жирними кислотами знижується під час впливу нанопластику та PFAS. Це зниження, змодельоване Лелою Вукович, доктором філософії, доцентом кафедри хімії та біохімії, може призвести до значних проблем у розвитку новонароджених, заявила команда.
Крім того, вперше в історії команда виявила, що PFAS зв’язується з білком молока, перетворюючи його на носій цих сполук.
Людське грудне молоко: альфа-лактальбумін
Альфа-лактальбумін міститься в грудному молоці людини, бере участь у синтезі лактози та вживається немовлятами для задоволення потреб у харчуванні. Дослідники UTEP виявили, що нанопластики та PFAS пошкоджують структуру білка альфа-лактальбуміну, тим самим потенційно перешкоджаючи утворенню лактози. Команда сказала, що порушення може призвести до дефектів розвитку новонароджених, таких як ослаблення імунітету та зниження засвоєння мінералів.
Зберігання кисню: міоглобін
Міоглобін, який міститься в крові та м’язовій тканині більшості ссавців, має вирішальне значення для зберігання кисню. Дослідницька група UTEP виявила, що нанопластики та PFAS підривають функціональність білка міоглобіну, порушуючи його здатність зберігати кисень. Це порушення може призвести до таких проблем зі здоров’ям, як задишка та анемія.
Додаткові експерименти, проведені командою, показали, що вплив нанопластику погіршує пересування хробаків з ефектом, який можна порівняти з паракватом — гербіцидом, який, як вважають, викликає хворобу Паркінсона.
«Ця робота може суттєво вплинути на політику в галузі охорони здоров’я та навколишнього середовища, підкреслюючи життєво важливу роль наукових досліджень у вирішенні глобальних проблем», — сказав Роберт Кіркен, доктор філософії, декан Наукового коледжу. «Я пишаюся новаторськими дослідженнями, які провели доктор Нараян, доктор Вукович та їхні команди. Їхній інноваційний підхід до розуміння того, як ці штучні матеріали порушують біомолекулярні функції, є яскравим прикладом трансформаційної роботи, яку дослідники UTEP проводять на регулярній основі».
Нараян і його дослідницька група планують продовжити дослідження та досліджувати вплив інших пластмас і сполук PFAS.