Умеренные дозы наночастиц могут повредить клетки мозга
Даже умеренные концентрации наночастиц диоксида титана, используемых для отбеливания некоторых продуктов питания, молока и зубной пасты, могут потенциально нарушить работу самых многочисленных клеток мозга — астроцитов. К такому выводу пришли исследователи из Университета Небраски-Линкольна.
Влияние на выживаемость клеток
Учёные изучили, как три типа наночастиц диоксида титана (второго по распространённости наноматериала в мире) влияют на функционирование астроцитов. Эти клетки регулируют обмен нейромедиаторов и снабжают энергией нейроны.
Клетки астроцитов крыс подвергали воздействию концентраций наночастиц, значительно ниже экстремальных, летальных для клеток, но редко встречающихся у людей.
- При концентрации 100 частей на миллион (PPM) два типа наночастиц убили почти две трети астроцитов за сутки.
- Смертность снизилась до половины или одной трети клеток при 50 PPM.
- При 25 PPM погибло около четверти клеток.
Нарушение ключевых функций
Исследование показало, что даже выжившие клетки серьёзно повреждены. Астроциты в норме поглощают и перерабатывают нейромедиатор глутамат, который играет ключевую роль в познании, памяти и обучении. Накопление глутамата вне клеток превращает его в мощный токсин, убивающий нейроны и повышающий риск нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.
- Один тип наночастиц снизил поглощение глутамата астроцитами на 31% уже при концентрации 25 PPM.
- Другой тип уменьшил поглощение на 45% при 50 PPM.
Повреждение митохондрий
Также было обнаружено, что наночастицы нарушают сложный баланс белковой динамики в митохондриях астроцитов — клеточных органеллах, регулирующих производство энергии. Воздействие диоксида титана привело к другим признакам повреждения митохондрий, разрушив значительную часть митохондриальной сети при 100 PPM.
«Обычно люди смотрят на конечные последствия, но то, что происходит до этого, не менее важно. Эти небольшие повреждения со временем накапливаются. В конечном итоге они вызовут серьёзную проблему», — отметил соавтор работы, доцент биохимии Олег Халимончук.
Вопрос проникновения в мозг
Исследователи подчеркивают, что необходимы дополнительные изыскания, чтобы определить, могут ли наночастицы диоксида титана избежать переваривания и преодолеть гемато-энцефалический барьер. Однако они ссылаются на предыдущие работы, обнаружившие эти наночастицы в мозговой ткани животных со схожим барьером. Концентрации, найденные в тех образцах, послужили ориентиром для уровней, изученных в новом исследовании.
«Есть накапливающиеся свидетельства, что некоторые из этих частиц действительно могут пересекать барьер. Мало молекул на это способны, но оказывается, в мозге есть определённые участки, где может происходить такое воздействие», — пояснил Халимончук.
Соавтор Шриватсан Кидхамби выразил надежду, что исследование поспособствует дальнейшему изучению присутствия наночастиц в потребительских и промышленных продуктах.
«Мы надеемся, что это исследование запустит дискуссию, потому что эти наночастицы не регулируются. Всё белое — молоко, жевательная резинка, зубная паста, сахарная пудра — всё это содержит наночастицы. Мы выяснили, что одни наночастицы безопасны, а другие — нет, поэтому мы не утверждаем, что все они плохи. Наша позиция в том, что… нам нужна классификация "безопасных" и "небезопасных" частиц вместе с пороговыми значениями концентрации для каждого типа. Речь идёт о том, чтобы выяснить, как разные формы влияют на биологию клеток».