Se știe că fierul este toxic pentru celulele creierului și se crede că mici particule magnetice de fier (magnetit) sunt implicate în dezvoltarea tulburărilor neurologice. Acum, pentru prima dată, avem identificat prezența abundentă a acestor particule extrem de reactive în creierul uman.

Studii anterioare au sugerat că există o cantitate crescută de magnetit în creierele afectate de Alzheimer și că aceste particule pot fi legate de dezvoltarea bolii. Ne-am întrebat dacă această creștere a magnetitei creierului ar putea proveni din inhalarea aerului poluat.

Particulele rotunde foarte mici, formate din magnetit (numite nanosfere ale magnetitei) sunt abundente în poluarea aerului din oraș. Acestea se formează la temperaturi ridicate și se condensează ca picături bogate în fier pe măsură ce se răcesc. Aceste particule au un diametru de la mai puțin de 5 nm (nanometri) la mai mult de 100 nm (pentru comparație, HIV are 120 nm în diametru) și se găsesc adesea împreună cu particule de poluare formate din alte metale.

Vehiculele sunt o sursă majoră a acestor nanosfere de magnetit. Acestea sunt create prin arderea combustibilului (în special motorina), uzura fierului din blocul motorului și încălzirea prin frecare de pe plăcuțele de frână. În plus față de unele setări profesionale, concentrații mari de nanoparticule de poluare cu magnetită pot fi produse în interior de focuri deschise sau sobe slab sigilate utilizate pentru gătit sau încălzire.

Particulele mai mari de magnetit pot avea mai mult de 10 micrometri în diametru (aproximativ dimensiunea unei picături de apă din nor) și provin din surse industriale, cum ar fi centralele electrice, dar numai particulele de poluare cu magnetită care sunt mai mici de 200 nm pot intra direct în creier prin respirație în nas. Aceștia pot călători apoi prin celulele nervoase ale bulbului olfactiv (vezi ilustrația).

Trecând bariera hematoencefalică. Patrick J. Lynch, CC BYBariera hematoencefalică - peretele celular de protecție care previne pătrunderea substanțelor dăunătoare în creier - nu protejează împotriva acestui tip de intrare nazală, astfel încât aceste particule mici pot pătrunde în creier relativ fără obstacole. După ce nanoparticulele intră în aceste zone olfactive, se pot răspândi în alte părți ale creierului, inclusiv hipocampul și cortexul cerebral, care sunt regiuni afectate de boala Alzheimer.

Prezența magnetitei în creier ar putea declanșa evenimente care duc la boli neurodegenerative. Magnetitul conține un amestec de două tipuri de fier, numit fier feric și fier. S-a dovedit că fierul feros este un catalizator eficient pentru producerea unor molecule foarte reactive și dăunătoare numite „specii reactive de oxigen”. Se știe că leziunile cerebrale datorate acestor tipuri de molecule sunt apar foarte devreme în cursul bolii Alzheimer.

O schimbare cheie în creier în această boală este formarea de „plăci senile”, Care sunt aglomerări de proteine ​​anormale găsite între celulele nervoase. Particulele de magnetită s-au dovedit a fi asociate direct cu acestea plăci senile, și pentru a spori toxicitatea proteinei care se găsește în centrul fiecăruia.

Pentru a examina dacă magnetitul din surse externe ar putea exista în creierul uman, am folosit tehnici magnetice, microscopice electronice și alte tehnici pentru a examina probe de creier de la 37 de cadavre - cu vârsta cuprinsă între trei și 92 de ani în momentul morții - care locuiseră în Mexico City sau în Manchester, REGATUL UNIT. Am constatat că multe dintre probele de creier extrem de magnetice provin de la persoane cu vârsta sub 40 de ani din Mexico City, care fuseseră expuse la niveluri ridicate de poluare a aerului și în cazurile mai vechi din Manchester (peste 65 de ani la moarte) cu boală Alzheimer moderată până la severă .

Majoritatea particulelor de magnetit din probele de creier au fost sferice și au dimensiuni și forme diferite de particulele de magnetit care apar în mod natural la oameni și animale. Au avut un diametru cuprins între 5nm și 150nm și au fost găsite împreună cu nanoparticule care conțin alte metale, cum ar fi platina, nichelul și cobaltul, care nu ar apărea în mod natural în creier. De asemenea, am extras particulele de magnetită din creiere folosind o enzimă. Enzima a dizolvat țesutul cerebral și a lăsat intacte particulele de magnetit. Aceste particule au fost apoi extrase folosind un magnet. Particulele au fost o potrivire izbitoare pentru nanosferele magnetite găsite în poluarea aerului.

Deoarece mai puțin de 5% din cazurile de boală Alzheimer sunt moștenite direct, este probabil ca mediul să joace un rol major în boală. Datorită combinației lor de a fi foarte mici, cunoscute ca fiind toxice pentru creier și foarte frecvent întâlnite în poluarea aerului, nanoparticulele de poluare cu magnetită trebuie examinate ca un posibil risc de boli ale creierului, inclusiv Alzheimer. Dacă se va descoperi o legătură cu sănătatea umană, aceasta ar avea implicații majore pentru legile care limitează expunerea la acest tip de poluare a aerului.

Despre autori

Barbara Maher, profesor, știința mediului, Universitatea Lancaster. Codirector al Centrului pentru Magnetism de Mediu și Paleomagnetism de la Lancaster

David Allso, profesor de Neuroștiințe, Universitatea Lancaster

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon