Известно, что железо токсичен для клеток мозга, и считается, что крошечные магнитные частицы железа (магнетит) участвуют в развитии неврологических расстройств. Теперь, в первый раз, мы имеем идентифицированный обильное присутствие этих высокореактивных частиц в мозге человека.

Предыдущие исследования предложили что в пораженных Альцгеймером мозгах увеличилось количество магнетита и что эти частицы могут быть связаны с развитием болезни. Мы задавались вопросом, может ли этот увеличенный магнетит мозга вдыхать загрязненный воздух.

Очень маленькие круглые частицы, сделанные из магнетита (называемые намагничивания магнетита), в изобилии загрязняют город. Они образуются при высоких температурах и конденсируются в виде капель, богатых железом, при охлаждении. Эти частицы имеют диаметр от менее 5nm (нанометров) до более 100nm (для сравнения ВИЧ - 120nm в диаметре) и часто встречаются вместе с загрязняющими частицами, сделанными из других металлов.

Транспортные средства являются основным источником этих наносфетов магнетита. Они создаются сжиганием топлива (особенно дизельным), износом железа из блока цилиндров и фрикционным нагревом от тормозных колодок. В дополнение к некоторым профессиональным установкам, высокие концентрации наночастиц загрязнения магнетита могут производиться в закрытых помещениях или с плохо закрытыми печами, используемыми для приготовления пищи или нагрева.

Большие частицы магнетита могут быть больше, чем 10 микрометров в диаметре (размером с капельку облачной воды) и поступают из промышленных источников, таких как электростанции, но только частицы загрязнения магнетита, которые меньше, чем 200nm, могут проникать в мозг непосредственно, будучи вздутым через нос. Затем они могут проходить через нервные клетки обонятельной луковицы (см. Иллюстрацию).

Обход гематоэнцефалического барьера. Патрик Дж. Линч, CC BYГематоэнцефалический барьер - защитная клеточная стенка, которая предотвращает проникновение вредных веществ в мозг - не защищает от этого типа носовой записи, поэтому эти маленькие частицы могут поступать в мозг относительно беспрепятственно. После того, как наночастицы попадут в эти обонятельные области, они могут распространиться на другие части мозга, включая гиппокамп и кору головного мозга, которые являются регионами, пораженными болезнью Альцгеймера.

Наличие в мозге магнетита может вызвать события, ведущие к нейродегенеративному заболеванию. Магнетит содержит смесь двух типов железа, называемых железом и железистым железом. Показано, что черное железо является эффективным катализатором для получения очень реакционноспособных и разрушающих молекул, называемых «реакционноспособными кислородными видами». Известно, что повреждение головного мозга из-за этих типов молекул происходят очень рано в ходе болезни Альцгеймера.

Ключевым изменением в мозге в этом заболевании является формирование "старческие бляшки», Которые представляют собой скопления аномального белка, обнаруженного между нервными клетками. Было обнаружено, что частицы магнетита непосредственно связаны с этими старческие бляшки, и для повышения токсичности белка, который находится в центре каждого из них.

Чтобы исследовать, существует ли магнетит из внешних источников в мозгу человека, мы использовали магнитные, электронные микроскопические и другие методы для изучения образцов мозга из трупов 37 - от трех лет до 92 лет в момент смерти - которые жили в Мехико или в Манчестере, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. Мы обнаружили, что многие из высокомагнитных образцов мозга были от людей в возрасте до 40 из Мехико, которые подвергались воздействию высокого уровня загрязнения воздуха, а также в более старых случаях Манчестера (в течение 65 лет смерти) с умеренной и тяжелой болезнью Альцгеймера ,

Большинство частиц магнетита в образцах головного мозга были сферическими и отличались по размеру и форме от частиц магнетита, которые, естественно, встречаются у людей и животных. Они варьировались от 5nm до 150nm и были найдены вместе с наночастицами, содержащими другие металлы, такие как платина, никель и кобальт, которые не встречались бы естественным образом в головном мозге. Мы также экстрагировали частицы магнетита из мозга с использованием фермента. Фермент растворил мозговую ткань и оставил частицы магнетита неповрежденными. Эти частицы затем экстрагировали магнитом. Частицы были поразительным соответствием для намагниченных наносфетов магнетита, обнаруженных в загрязнении воздуха.

Поскольку менее 5% случаев болезни Альцгеймера непосредственно унаследованы, вполне вероятно, что окружающая среда играет важную роль в этой болезни. Из-за их сочетания в том, что они очень крошечные, которые, как известно, токсичны для мозга и очень часто встречаются при загрязнении воздуха, наночастицы загрязнения магнетитом необходимо рассматривать как возможный риск для болезней мозга, включая болезнь Альцгеймера. Если будет обнаружена связь с здоровьем человека, это будет иметь серьезные последствия для законов, ограничивающих воздействие этого типа загрязнения воздуха.

Об авторах

Барбара Махер, профессор экологии, Ланкастерский университет. Со-директор ведущего в мире Центра экологического магнетизма и палеомагнетизма в Ланкастере

Дэвид Алсо, профессор нейронауки, Ланкастерский университет

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon