Нанопластик нарушает энергетический обмен веществ в клетках мозга

Учёные из Института биомедицинских наук Тринити (TBSI) обнаружили, как нанопластик, даже меньший по размеру, чем микропластик, нарушает энергетический обмен веществ в клетках мозга. Их открытия могут помочь лучше понять нейродегенеративные заболевания, характеризующиеся снижением неврологических или мозговых функций, и даже пролить новый свет на проблемы с обучением и памятью.

Исследование, проведенное под руководством Гэвина Дэйви и Девина Сьюарда из Школы биохимии и иммунологии Тринити-колледжа, выявило специфический механизм, посредством которого эти крошечные нанопластики могут влиять на выработку энергии в мозге у животных. Результаты, недавно опубликованные в Journal of Hazardous Materials: Plastics, предлагают новый взгляд на потенциальные риски для здоровья, связанные с пластиком в окружающей среде.

Полистирольные нанопластики (ПС-НЧ) образуются при разложении более крупных пластиковых частиц в окружающей среде. Эти частицы были обнаружены во многих органах тела, включая мозг, что вызвало растущую обеспокоенность по поводу их возможной роли в развитии неврологических заболеваний.

Команда Тринити сосредоточилась на митохондриях — «электростанциях» клеток, которые играют ключевую роль в выработке энергии, необходимой для работы мозга. Дисфункция митохондрий — хорошо известный признак нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, а также нормального старения.

Выделив митохондрии из клеток мозга, исследователи показали, что воздействие PS-NP специфически нарушало «электрон-транспортную цепь» – упрощённый термин для набора белковых комплексов, которые совместно работают над выработкой клеточной энергии в форме АТФ. Хотя отдельные митохондриальные комплексы I и II напрямую не страдали, перенос электронов между комплексами I–III и II–III, а также активность комплекса IV были значительно подавлены.

И хотя некоторые  концентрации PS-NP, использованные в исследовании, были выше текущих оценок воздействия на человека, ученые обнаружили, что перенос электронов между комплексом I–III и комплексом II–III был сильно подавлен при гораздо более низких концентрациях, что позволяет предположить, что экологически значимое воздействие также может нарушать биоэнергетическую функцию в хронических временных рамках.

Интересно, что тот же широкий спектр эффектов наблюдался в синаптических митохондриях, которые необходимы для коммуникации между клетками мозга. Это позволяет предположить, что нанопластик также может влиять на синаптическую пластичность — процесс, лежащий в основе обучения и памяти.

«Важно, что рост производства синтетических пластиков в середине XX века совпал с ростом воздействия нанопластика во всем мире, поэтому этот недавно обнаруженный митохондриальный механизм нейротоксичности, вызванной нанопластиком, может помочь объяснить, почему в последние десятилетия возросли показатели нейродегенеративных заболеваний, вероятно, добавляя экологический фактор к известным генетическим и связанным с образом жизни факторам риска», - говорит Гэвин Дэйви из Института биомедицинских наук Тринити. «Наши результаты демонстрируют чёткий митохондриальный механизм, посредством которого нанопластик может нарушать энергетический обмен веществ в мозге. Следовательно, это может иметь серьёзные последствия для понимания того, как загрязнители окружающей среды способствуют развитию неврологических заболеваний и старению».

Исследование подчеркивает острую необходимость в более глубоком понимании последствий загрязнения пластиком для здоровья.