Ο σίδηρος είναι γνωστό ότι είναι τοξικός για τα κύτταρα του εγκεφάλου και μικροσκοπικά σωματίδια μαγνητικού σιδήρου (μαγνητίτης) πιστεύεται ότι εμπλέκονται στην ανάπτυξη νευρολογικών διαταραχών. Τώρα, για πρώτη φορά προσδιορίζονται την άφθονη παρουσία αυτών των εξαιρετικά αντιδραστικών σωματιδίων στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει ότι υπάρχουν αυξημένες ποσότητες μαγνητίτη στους εγκεφάλους που έχουν προσβληθεί από το Αλτσχάιμερ και ότι αυτά τα σωματίδια μπορεί να συνδέονται με την ανάπτυξη της νόσου. Αναρωτηθήκαμε εάν αυτός ο αυξημένος μαγνητίτης του εγκεφάλου μπορεί να προέρχεται από την εισπνοή μολυσμένου αέρα.
Πολύ μικρά, στρογγυλά σωματίδια φτιαγμένα από μαγνητίτη (που ονομάζονται νανοσφαίρες μαγνητίτη) είναι άφθονα στην ατμοσφαιρική ρύπανση της πόλης. Σχηματίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες και συμπυκνώνονται ως σταγονίδια πλούσια σε σίδηρο καθώς κρυώνουν. Αυτά τα σωματίδια κυμαίνονται σε διάμετρο από λιγότερο από 5 nm (νανόμετρα) έως περισσότερα από 100 nm (για σύγκριση ένας HIV έχει διάμετρο 120 nm) και συχνά βρίσκονται μαζί με σωματίδια ρύπανσης που κατασκευάζονται από άλλα μέταλλα.
Τα οχήματα είναι μια σημαντική πηγή αυτών των νανοσφαιρών μαγνητίτη. Δημιουργούνται με καύση καυσίμου (ειδικά ντίζελ), φθορά σιδήρου από το μπλοκ κινητήρα και θέρμανση τριβής από τακάκια φρένων. Εκτός από ορισμένες εργασιακές ρυθμίσεις, υψηλές συγκεντρώσεις νανοσωματιδίων ρύπανσης από μαγνητίτη μπορεί να παραχθούν σε εσωτερικούς χώρους από ανοιχτές φωτιές ή κακώς κλειστές σόμπες που χρησιμοποιούνται για μαγείρεμα ή θέρμανση.
Μεγαλύτερα σωματίδια μαγνητίτη μπορεί να έχουν διάμετρο μεγαλύτερη από 10 μικρομέτρα (περίπου το μέγεθος ενός σταγονιδίου νεφελώδους νερού) και προέρχονται από βιομηχανικές πηγές, όπως σταθμούς παραγωγής ενέργειας, αλλά μόνο σωματίδια ρύπανσης μαγνητίτη που είναι μικρότερα από 200nm μπορούν να εισέλθουν στον εγκέφαλο απευθείας με αναπνοή μέσα από τη μύτη. Στη συνέχεια μπορούν να ταξιδέψουν στα νευρικά κύτταρα του οσφρητικού βολβού (βλ. Εικόνα).
Παρακάμπτοντας το φράγμα αίματος-εγκεφάλου. Patrick J. Lynch, CC BYΤο φράγμα αίματος-εγκεφάλου - το προστατευτικό κυτταρικό τοίχωμα που εμποδίζει την είσοδο επιβλαβών ουσιών στον εγκέφαλο - δεν προστατεύει από αυτόν τον τύπο ρινικής εισόδου, οπότε αυτά τα μικρά σωματίδια μπορούν να εισέλθουν στον εγκέφαλο σχετικά ανεμπόδιστα. Αφού τα νανοσωματίδια εισέλθουν σε αυτές τις οσφρητικές περιοχές, μπορούν να εξαπλωθούν σε άλλα μέρη του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένου του ιππόκαμπου και του εγκεφαλικού φλοιού, που είναι περιοχές που επηρεάζονται από τη νόσο του Αλτσχάιμερ.
Η παρουσία στον εγκέφαλο του μαγνητίτη μπορεί να προκαλέσει συμβάντα που οδηγούν σε νευροεκφυλιστική ασθένεια. Ο μαγνητίτης περιέχει ένα μείγμα δύο τύπων σιδήρου, που ονομάζεται σίδηρος και σιδηρούχος σίδηρος. Ο σίδηρος σιδήρου έχει αποδειχθεί ότι είναι ένας αποτελεσματικός καταλύτης για την παραγωγή πολύ αντιδραστικών και επιβλαβών μορίων που ονομάζονται «είδη αντιδραστικού οξυγόνου». Η βλάβη του εγκεφάλου λόγω αυτών των τύπων μορίων είναι γνωστή συμβαίνει πολύ νωρίς κατά τη διάρκεια της νόσου του Alzheimer.
Μια βασική αλλαγή στον εγκέφαλο σε αυτήν την ασθένεια είναι ο σχηματισμός «γεροντικές πλάκες", Που είναι συστάδες ανώμαλης πρωτεΐνης που βρίσκονται μεταξύ των νευρικών κυττάρων. Τα σωματίδια μαγνητίτη βρέθηκαν να σχετίζονται άμεσα με αυτά γεροντικές πλάκες, και για την ενίσχυση της τοξικότητας της πρωτεΐνης που βρίσκεται στο κέντρο κάθε μιας.
Για να εξετάσουμε εάν μπορεί να υπάρχει μαγνητίτης από εξωτερικές πηγές στον ανθρώπινο εγκέφαλο, χρησιμοποιήσαμε μαγνητικά, ηλεκτρονικά μικροσκοπικά και άλλες τεχνικές για να εξετάσουμε δείγματα εγκεφάλου από 37 πτώματα - ηλικίας τριών έως 92 ετών τη στιγμή του θανάτου - που είχαν ζήσει στην Πόλη του Μεξικού ή στο Μάντσεστερ, ΗΝΩΜΕΝΟ ΒΑΣΙΛΕΙΟ. Διαπιστώσαμε ότι πολλά από τα εξαιρετικά μαγνητικά δείγματα εγκεφάλου προέρχονταν από άτομα κάτω των 40 ετών από την Πόλη του Μεξικού που είχαν εκτεθεί σε υψηλά επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης και σε παλαιότερα κρούσματα στο Μάντσεστερ (πάνω από 65 χρόνια στο θάνατο) με μέτρια έως σοβαρή νόσο του Αλτσχάιμερ .
Τα περισσότερα από τα σωματίδια μαγνητίτη στα δείγματα του εγκεφάλου ήταν σφαιρικά και διαφορετικά σε μέγεθος και σχήμα από τα σωματίδια μαγνητίτη που εμφανίζονται φυσικά σε ανθρώπους και ζώα. Κυμαίνονταν σε διάμετρο από 5nm έως 150nm και βρέθηκαν μαζί με νανοσωματίδια που περιείχαν άλλα μέταλλα, όπως πλατίνα, νικέλιο και κοβάλτιο, τα οποία δεν θα εμφανίζονταν φυσικά στον εγκέφαλο. Εξαγάγαμε επίσης τα σωματίδια μαγνητίτη από τον εγκέφαλο χρησιμοποιώντας ένα ένζυμο. Το ένζυμο διαλύει τον εγκεφαλικό ιστό και άφησε άθικτα τα σωματίδια μαγνητίτη. Αυτά τα σωματίδια στη συνέχεια εκχυλίστηκαν χρησιμοποιώντας μαγνήτη. Τα σωματίδια ήταν ένα εντυπωσιακό ταίριασμα των νανοσφαιρών μαγνητίτη που βρέθηκαν στην ατμοσφαιρική ρύπανση.
Δεδομένου ότι λιγότερο από το 5% των περιπτώσεων της νόσου του Αλτσχάιμερ κληρονομείται άμεσα, είναι πιθανό ότι το περιβάλλον παίζει σημαντικό ρόλο στην ασθένεια. Λόγω του συνδυασμού τους ότι είναι πολύ μικροσκοπικά, γνωστά ότι είναι τοξικά για τον εγκέφαλο και πολύ συχνά απαντώνται στην ατμοσφαιρική ρύπανση, τα νανοσωματίδια ρύπανσης από μαγνητίτη πρέπει να εξεταστούν ως πιθανός κίνδυνος για εγκεφαλική νόσο, συμπεριλαμβανομένου του Αλτσχάιμερ. Εάν ανακαλυφθεί ένας σύνδεσμος για την ανθρώπινη υγεία, αυτό θα έχει σημαντικές επιπτώσεις για νόμους που περιορίζουν την έκθεση σε αυτόν τον τύπο ατμοσφαιρικής ρύπανσης.
Σχετικά με τους συγγραφείς
Barbara Maher, Καθηγήτρια, Επιστήμη Περιβάλλοντος, Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ. Συν-διευθυντής του κορυφαίου Κέντρου Περιβαλλοντικού Μαγνητισμού & Παλαιομαγνητισμού του Λάνκαστερ
David Allso, Καθηγητής Νευροεπιστήμης, Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικά βιβλία
at InnerSelf Market και Amazon
