Le nanoplastiche e le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche (PFAS - note come sostanze chimiche per sempre) sono composti artificiali presenti in tutto l'ambiente; una serie di studi recenti li ha collegati a numerosi effetti negativi sulla salute. Mentre le nanoplastiche hanno origine principalmente come risultato della degradazione di materiali plastici più grandi, come bottiglie d'acqua e imballaggi alimentari, le sostanze chimiche eterne si trovano in vari prodotti come pentole e indumenti.
Lo studio “An Atomic and Molecular Insight into How PFOA Reduces α-Helicity, Compromises Substrate Binding, and Creates Binding Pockets in a Model Globular Protein”, pubblicato sul Journal of the American Chemical Society (JACS) da Anju Yadav, Lela Vuković e Mahesh Narayan dell’Università del Texas - El Paso (UTEP), e lo studio “Interfacial Interactions between Nanoplastics and Biological Systems: toward an Atomic and Molecular Understanding of Plastics-Driven Biological Dyshomeostasis”, pubblicato su ACS Applied Materials and Interfaces da Yadav, Vukovic, Narayan, Afroz Karim, Ummy Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sofia Delgado, Jose Hernandez dell’UTEP e da Jason White della Connecticut Agricultural Experiment Station - New Haven, hanno fatto notevoli progressi nella comprensione di come nanoplastiche e PFAS distruggono la struttura e la funzione biomolecolare.
Il team dell’UTEP si è concentrato sull'impatto di nanoplastiche e PFAS su tre proteine fondamentali per lo sviluppo e la funzione umana: beta-lattoglobulina, alfa-lattoalbumina e mioglobina e le scoperte che ha fatto forniscono una panoramica a livello atomico degli effetti dannosi delle nanoplastiche e dei PFAS sulla salute umana e, secondo i ricercatori, «Il lavoro dimostra che i composti possono alterare le proteine presenti nel latte materno e nelle formule per neonati, causando potenzialmente problemi di sviluppo a valle».
Narayan, della Royal Society of Chemistry e capo della Divisione di biochimica nel Dipartimento di chimica e biochimica dell'UTEP e che ha supervisionato i due studi, sottolinea che «Comprendendo i meccanismi molecolari di come le nanoplastiche e le sostanze chimiche eterne interrompono le funzioni cellulari, gli scienziati possono sviluppare alternative più sicure a questi materiali. Le intuizioni ricavate da questa ricerca hanno implicazioni di vasta portata. Cosa ancora più importante, la nostra ricerca ha rivelato che le nanoplastiche e i PFAS hanno completamente “sciolto” una regione di proteine nota come alfa elica, convertendola in strutture chiamate foglietti beta. Non ci aspettavamo che tutti avessero questo impatto simile sull'alfa elica. E’ stata una totale coincidenza».
I ricercatori fanno notare che «Questa alterazione si verifica anche nelle proteine amiloidi, che possono causare neurodegenerazione e risultati neurotossici se le sostanze chimiche sintetiche raggiungono il cervello.
Ecco gli altri principali risultati degli studi.
Proteine del latte: Beta-lattoglobulina (BLG), BLG è una proteina presente nel latte di pecore e mucche ed è comunemente usata come ingrediente nelle formule per neonati. La proteina si lega al retinolo (vitamina A) e agli acidi grassi ed è fondamentale per lo sviluppo della vista e del cervello nei neonati. Il team di ricerca ha scoperto che «L'efficienza di legame del BLG al retinolo e agli acidi grassi diminuisce con l'esposizione a nanoplastiche e PFAS. Questa diminuzione può portare a significativi problemi di sviluppo nei neonati». Inoltre, per la prima volta in assoluto, il team dell’UTEP ha visto che i PFAS si legano alle proteine del latte, trasformandole in un vettore per questi composti.
Latte materno umano: alfa-lattoalbumina, L'alfa-lattoalbumina si trova nel latte materno umano, partecipa alla sintesi del lattosio e viene ingerita dai neonati per contribuire a soddisfare le esigenze nutrizionali. I ricercatori dell'UTEP hanno scoperto che «Le nanoplastiche e i PFAS corrompono la struttura della proteina alfa-lattoalbumina, compromettendo così potenzialmente la formazione del lattosio. l'interruzione può portare a difetti di sviluppo a valle nei neonati, come immunità compromessa e ridotto assorbimento di minerali».
Conservazione dell'ossigeno: mioglobina. La mioglobina, presente nel sangue e nel tessuto muscolare della maggior parte dei mammiferi, è fondamentale per immagazzinare l'ossigeno. Il team di ricerca UTEP ha scoperto che «Le nanoplastiche e i PFAS compromettono la funzionalità della proteina mioglobina, interrompendo la sua capacità di immagazzinare l'ossigeno. Questa interruzione potrebbe portare a problemi di salute come mancanza di respiro e anemia».
Ulteriori esperimenti condotti dal team hanno dimostrato che l'esposizione alle nanoplastiche compromette la locomozione dei vermi, con effetti paragonabili a quelli del paraquat, un erbicida associato al morbo di Parkinson.
L’University of Texas - El Paso è la principale università statunitense al servizio degli ispanici e Robert Kirken, preside del College of Science dell’UTEP ha commentato:: «Questo lavoro ha il potenziale per avere un impatto significativo sulla salute pubblica e sulle politiche ambientali, evidenziando il ruolo fondamentale della ricerca scientifica nell'affrontare le sfide globali. Sono orgoglioso della ricerca rivoluzionaria condotta dal dottor Narayan, dalla dottoressa Vukovic e dal loro team. Il loro approccio innovativo alla comprensione di come questi materiali artificiali interrompano le funzioni biomolecolari è un ottimo esempio del lavoro trasformativo che i ricercatori UTEP svolgono regolarmente».
Narayan e il suo team di ricerca intendono proseguire gli studi e analizzare gli effetti di altre materie plastiche e composti PFAS.
