חוקרי UTEP מצאו כי ננו-פלסטיק וכימיקלים PFAS משנים באופן משמעותי חלבונים החיוניים להתפתחות האדם, כמו אלו בחלב אם ומיוגלובין, מה שעלול להוביל לפגמים התפתחותיים ולבעיות בריאותיות אחרות. ממצאים אלה מדגישים את הצורך הדחוף בחלופות חומריות בטוחות יותר ומודיעים על מדיניות סביבתית עתידית.
מחקר UTEP מגלה שגם ננו-פלסטיק וגם כימיקלים לנצח משנים חלבונים חיוניים בחלב אם ובפורמולות לתינוקות.
חוקרים מאוניברסיטת טקסס באל פאסו השיגו התקדמות חשובה בחקר ננו-פלסטיק וחומרים פר-ופוליפלואורואלקיל (PFAS), המכונים גם כימיקלים לנצח. המחקר שלהם מדגים כיצד תרכובות אלו יכולות לשנות את המבנה והתפקוד של ביומולקולות. באופן ספציפי, הצוות מצא כי חומרים אלה יכולים לשנות חלבונים הנמצאים בחלב אם אנושי ובפורמולות לתינוקות, מה שעלול להוביל לבעיות התפתחותיות בהמשך.
ננו-פלסטיק וכימיקלים לנצח הם תרכובות מעשה ידי אדם הקיימות בכל הסביבה; סדרה של מחקרים עדכניים קישרו אותם לתוצאות בריאותיות שליליות רבות. בעוד שננו-פלסטיק מקורו בעיקר כתוצאה מהשפלה של חומרים פלסטיים גדולים יותר, כמו בקבוקי מים ואריזות מזון, כימיקלים לנצח נמצאים במוצרים שונים כמו כלי בישול וביגוד.
צוות המחקר של UTEP התמקד בהשפעת התרכובות על שלושה חלבונים קריטיים להתפתחות האדם ולתפקודם: בטא-לקטוגלובולין, אלפא-לקטאלבומין ומיוגלובין. הממצאים שלהם, המספקים תובנה ברמה האטומית לגבי ההשפעות המזיקות של ננו-פלסטיק ו-PFAS על בריאות האדם, מתוארים בשני מאמרים אחרונים ב- כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה ו ACS יישומי חומרים וממשקים.
Mahesh Narayan, Ph.D., פרופסור וראש החטיבה לביוכימיה במחלקה לכימיה וביוכימיה של UTEP. קרדיט: אוניברסיטת טקסס באל פאסו
"על ידי הבנת המנגנונים המולקולריים של האופן שבו ננו-פלסטיק וכימיקלים לנצח משבשים תפקודים תאיים, מדענים יכולים לפתח חלופות בטוחות יותר לחומרים אלו", אמר מאהש נאראיאן, Ph.D., פרופסור, עמית באגודה המלכותית לכימיה וראש החטיבה לביוכימיה במחלקה לכימיה וביוכימיה של UTEP, שפיקחה על שני המחקרים. "לתובנות שהושגו מהמחקר הזה יש השלכות מרחיקות לכת."
Narayan אמר כי, והכי חשוב, המחקר שלהם גילה שננו-פלסטיק ו-PFAS "המיסו" לחלוטין אזור של חלבונים המכונה סליל אלפא, והמיר אותם למבנים הנקראים גליונות בטא.
"לא ציפינו שלכולם תהיה השפעה דומה על סליל האלפא", אמר נאראין. "זה היה צירוף מקרים מוחלט." הצוות ראה ששינוי זה מתרחש גם בחלבוני עמילואיד, שעלולים לגרום לניוון עצבי ולתוצאות נוירוטוקסיות אם הכימיקלים הסינתטיים מגיעים למוח.
ממצאים מרכזיים נוספים של המחקרים מתוארים להלן.
חלבון חלב: בטא-לקטוגלובולין (BLG)
BLG הוא חלבון המצוי בחלב של כבשים ופרות ומשמש בדרך כלל כמרכיב בפורמולה לתינוקות. החלבון נקשר לרטינול (ויטמין A) ולחומצות שומן והוא חיוני לראייה ולהתפתחות המוח אצל תינוקות.
צוות המחקר גילה שיעילות הקישור של BLG לרטינול וחומצות שומן יורדת עם חשיפה לננו-פלסטיק ו-PFAS. ירידה זו, במודל של ללה ווקוביץ', Ph.D., פרופסור חבר במחלקה לכימיה וביוכימיה, יכולה להוביל לבעיות התפתחותיות משמעותיות אצל תינוקות ביילודים, אמר הצוות.
בנוסף, בפעם הראשונה אי פעם, הצוות הבחין כי PFAS נקשר לחלבון החלב, והופך אותו לנשא של תרכובות אלו.
צוות המחקר כולל (השורה העליונה, LR): Mahesh Narayan, Ph.D., פרופסור וראש החטיבה לביוכימיה במחלקה לכימיה וביוכימיה של UTEP; רנדל רמירז אורוזקו, דוקטורנט למדעי החישוב; סופיה בורגו, מגמת מדעי ביו-רפואה ב'; סמנתה ארקה, מגמת מדעי ביו-רפואה ב'; דייזי ווילסון, דוקטורנטית למדעי הסביבה והנדסה; (שורה תחתונה, LR) אמי חביבה סוויטי, דוקטורנטית למדעי הסביבה והנדסה; וג'יוטיש קומאר, דוקטורנט במחלקה לכימיה וביוכימיה. ללה ווקוביץ', Ph.D. (לא בתמונה), פרופסור חבר במחלקה לכימיה וביוכימיה, היה מעורב גם הוא במחקר. קרדיט: אוניברסיטת טקסס באל פאסו
חלב אם אנושי: אלפא-לקטאלבומין
אלפא-לקטאלבומין נמצא בחלב אם אנושי, משתתף בסינתזה של לקטוז, ונבלע על ידי תינוקות כדי לסייע במתן צרכים תזונתיים. חוקרי UTEP מצאו שננו-פלסטיק ו-PFAS משחיתים את המבנה של חלבון אלפא-לקטאלבומין, ובכך עלולים לפגוע ביצירת הלקטוז. הצוות אמר שהשיבוש יכול להוביל לפגמים התפתחותיים במורד הזרם של תינוקות ביילודים, כגון חסינות פגיעה וספיגה מופחתת של מינרלים.
אחסון חמצן: מיוגלובין
מיוגלובין, המצוי בדם וברקמת השריר של רוב היונקים, חיוני לאגירת חמצן. צוות המחקר של UTEP מצא שננו-פלסטיק ו-PFAS פוגעים בפונקציונליות של חלבון המיוגלובין, ומשבשים את יכולתו לאגור חמצן. הפרעה זו עלולה להוביל לבעיות בריאותיות כמו קוצר נשימה ואנמיה.
ניסויים נוספים של הצוות הוכיחו שחשיפה לננו-פלסטיק פוגעת בתנועה בתולעים, עם השפעות דומות ל-paraquat – קוטל עשבים שהיה קשור לגורם למחלת פרקינסון.
"לעבודה זו יש פוטנציאל להשפיע באופן משמעותי על מדיניות בריאות הציבור והסביבה, תוך הדגשת התפקיד החיוני של המחקר המדעי בהתמודדות עם אתגרים גלובליים", אמר רוברט קירקן, Ph.D., דיקן המכללה למדעים. "אני גאה במחקר פורץ הדרך שנערך על ידי ד"ר נאריין, ד"ר ווקוביץ' והצוותים שלהם. הגישה החדשנית שלהם להבנה כיצד חומרים אלה מעשה ידי אדם משבשים פונקציות ביו-מולקולריות היא דוגמה מצוינת לעבודה הטרנספורמטיבית שחוקרי UTEP עושים על בסיס קבוע."
נאראין וצוות המחקר שלו מתכננים להמשיך במחקריהם ולחקור את ההשפעות של פלסטיק ותרכובות PFAS אחרות.
