Titolo: La Chimica di Superficie Orchestra le Identità Immunologiche delle Nanoplastiche Tramite la Formazione della Corona Proteica Domanda Scientifica: In che modo i gruppi funzionali superficiali delle nanoplastiche (PS) esposte tramite il flusso sanguigno codificano specificamente la corona proteica formata nel siero? Come questa corona proteica differenziata, generata dalla chimica di superficie, determina i modelli di riconoscimento immunitario, le risposte cellulari e gli effetti tossici finali delle nanoparticelle nei topi? Metodi: Innanzitutto, sono state selezionate e caratterizzate nanoparticelle di polistirene da 200 nm con modifiche superficiali carbossiliche (PS-COOH), amminiche (PS-NH2) e non modificate (PS). Sono state quindi incubate con siero di topo in vitro ed è stata eseguita un'analisi proteomica utilizzando la cromatografia liquida-spettrometria di massa tandem per identificare l'espressione differenziale delle proteine nelle tre corone proteiche. Questo confronto ha chiarito gli effetti regolatori specifici dei gruppi funzionali superficiali sulla composizione della corona proteica. Successivamente, è stato stabilito un modello di esposizione al sangue (iniezione nella vena caudale) ed è stato eseguito il sequenziamento del trascrittoma sulle cellule del sangue periferico di topo a livello di singola cellula. Sono state condotte analisi dell'espressione genica differenziale e analisi di arricchimento del pathway KEGG sui dati di sequenziamento per ciascuna sottopopolazione cellulare per mappare sistematicamente i profili di trascrizione specifici delle cellule immunitarie indotti da nanoplastiche con diverse corone proteiche. Infine, utilizzando i macrofagi di topo come modello in vitro, sono stati creati gruppi di particelle nude e gruppi di particelle pre-rivestite con corona proteica. La vitalità cellulare è stata valutata utilizzando il metodo CCK-8, l'efficienza di assorbimento cellulare è stata quantificata mediante citometria a flusso e i livelli di citochine infiammatorie sono stati misurati mediante ELISA. È stata eseguita un'analisi di correlazione di Spearman per integrare i dati sulla composizione della corona proteica con i dati sulla funzione cellulare, stabilendo una relazione quantitativa tra l'adsorbimento di proteine chiave e gli effetti biologici, con l'obiettivo di rivelare i complessi meccanismi di interazione tra gruppi funzionali superficiali, adsorbimento di proteine e risposte immunitarie. Conclusioni: Lo studio dimostra che la carica superficiale è un fattore cruciale nella regolazione della composizione della corona proteica. La carbossilazione porta all'arricchimento specifico di proteine del complemento e della coagulazione, mentre l'amminazione adsorbe principalmente apolipoproteine e albumina. Questo adsorbimento specifico non è casuale, ma è guidato da proprietà molecolari come il potenziale superficiale e il punto isoelettrico delle proteine, ottenendo una precisa conversione delle informazioni chimiche superficiali in identità molecolare biologica. PS-COOH con una corona proteica del complemento viene riconosciuto ed endocitato in modo efficiente dai macrofagi attraverso i recettori del complemento e altri pathway, attivando specificamente l'asse di segnalazione NF-κB e guidando pathway infiammatori classici come TNF e IL-17, innescando una forte risposta immunitaria. Al contrario, PS-NH2 con una corona di apolipoproteine imita le particelle di lipoproteine endogene, riducendo la rapida clearance da parte del sistema fagocitico endoteliale, prolungando l'emivita nel sangue e inducendo principalmente la sovraregolazione dei geni della catena respiratoria mitocondriale e l'interruzione dei pathway di fosforilazione ossidativa.
Genera un'immagine di sangue periferico clinico in una prove...
