Nanoplastmasa iznīcina "zarnas-aknas-smadzenes": jauns drauds Alcheimera slimības gadījumā

Zinātnieki no Monašas Universitātes (Austrālija) un Dienvidķīnas Tehnoloģiju universitātes (Ķīna) ir publicējuši detalizētu preklīnisku pētījumu žurnālā " Vides zinātne un tehnoloģija", kurā parādīts, ka polistirola nanoplastmasas (PSNP) fona piesārņojuma ekvivalentas devas var ne tikai pastiprināt Alcheimera slimības (AS) klasiskās smadzeņu izpausmes, bet arī izplatīt patoloģiju ārpus centrālās nervu sistēmas pa zarnu-aknu-smadzeņu asi.

Priekšnosacījumi

Plastmasas piesārņojums ir universāls vides faktors, un nanoplastmasa (<100 nm) iekļūst visās ekosistēmās. To ietekme uz veselību pēdējos gados ir radījusi nopietnas bažas, taču saikne ar neirodeģeneratīvām slimībām ir vāji izprasta.

Modelis un dizains

• Dzīvnieku modelis: APP/PS1 transgēnas peles, kas reproducē galvenos AD marķierus (β-amiloido uzkrāšanos, tau patoloģiju).
• Iedarbība: 50 nm PSNP uzņemšana ar dzeramo ūdeni 0,1–1 mg/kg/dienā 12 nedēļu laikā ir reālistisks diapazons cilvēkiem.
• Kognitīvo funkciju novērtējums: Morisa labirinta tests un objektu atpazīšana.
  • Audu analīze:
  • Smadzeņu imūnhistoķīmija (marķieri Iba1, GFAP, β-amiloids, p-tau)
  • 16S rRNS fekāliju sekvencēšana mikrobiotas noteikšanai
  • Aknu histoloģija (HE krāsojums, eļļas sarkanais O)
  • Sistēmiskās plazmas citokīnu profils (ELISA IL-6, TNF-α noteikšanai)

Galvenie rezultāti

1. Paātrināta neiroiekaisums un neirodeģenerācija

• Mikrogliju un astrocītu atbildes reakcija: Iba1⁺ mikrogliju un GFAP⁺ astrocītu skaits hipokampā un garozā palielinājās par 45–60% salīdzinājumā ar neapstarotu APP/PS1 (p<0,01).
• Amiloīdās plāksnes un p-tau: plāksnes laukums palielinājās par 35%, un fosforilētā tau (p-tau) daudzums palielinājās par 28% (p<0,05).
• Kognitīvais deficīts: Morisa labirintā slēptās platformas atrašanas laiks palielinājās par 40 %, bet objektu atpazīšanas testā diskriminācijas indekss samazinājās par 30 % (p < 0,01).

2. Zarnu disbioze un "caurlaidīga zarnu trakta"

• Samazināta α-daudzveidība: Šenona indekss mikrobiotā samazinājās par 20 % (p < 0,05).
• Iekaisumu veicinošo ģinšu skaita pieaugums: Escherichia/Shigella un Enterococcus palielinājās par 60 %, savukārt labvēlīgo Lactobacillus samazinājās par 45 %.
• Zarnu barjeras funkcija: ZO-1 proteīna ekspresija epitēlijā samazinājās par 50%, ko pavadīja plazmas lipopolisaharīdu (LPS) līmeņa divkāršs pieaugums (p<0,01).

3. Aknu bojājumi un sistēmisks iekaisums

• Steatozes pakāpe: saskaņā ar Oil Red O krāsošanu, tauku ieslēgumu īpatsvars aknās palielinājās 3,5 reizes.
• Hepatītam līdzīgas izmaiņas: palielināta fagocītu infiltrācija un fibroze bez alkohola lietošanas.
• Sistēmiskie citokīni: IL-6 un TNF-α līmenis plazmā palielinājās attiecīgi 2,0 un 1,8 reizes (p<0,01).

Aksiālais izplatīšanās mehānisms

Pētnieki ierosina, ka nanoplastmasa izjauc mikrobiotu, izraisot zarnu caurlaidību un baktēriju endotoksīnu pārvietošanos uz aknām. Tur rodas vielmaiņas un iekaisuma bojājumi, kas pasliktina aknu spēju detoksicēt neirotoksīnus un palielina proinflamatorisko mediatoru sistēmisko līmeni. Šie faktori, nonākot smadzenēs, izraisa un paātrina klasiskos AD neirodeģeneratīvos procesus.

Autoru paziņojumi

“Mūsu dati pirmo reizi pierāda, ka nanoplastmasa iedarbojas nevis lokāli, bet gan sistēmiski, pasliktinot ne tikai Alcheimera slimības ietekmi uz smadzenēm, bet arī aknām un zarnām,” saka vecākais autors profesors Pu Čuns Ke. “Tas uzsver steidzamo nepieciešamību ierobežot nanodaļiņu iedarbību uz vidi un izpētīt pasākumus organisma barjeras audu aizsardzībai.”

Diskusijā autori uzsver šādus galvenos punktus:

• Nanoplastmasas sistēmiskā iedarbība.
  “Mūsu dati liecina, ka pat ekoloģiski reāli polistirola nanoplastmasas līmeņi neaprobežojas tikai ar lokālu neirotoksisku iedarbību, bet gan izraisa iekaisuma un vielmaiņas traucējumu kaskādi zarnu-aknu-smadzeņu ass virzienā,” atzīmē profesors Pu Čuns Ke.

• Barjeras funkciju iznīcināšana.
  “Zarnu epitēlija integritātes pārkāpums un sekojoša mikrobiālo endotoksīnu pārvietošanās sistēmiskajā asinsritē ievērojami saasina ne tikai aknu, bet arī neiroiekaisuma procesus,” uzsver līdzautors Dr. Li Vans.

• Nepieciešamība pēc vides kontroles:
  “Mūsu atklājumi aicina pārskatīt pieļaujamo nanoplastmasas līmeni dzeramajā ūdenī un pārtikas produktos, kā arī mudina izstrādāt barjeras un probiotikas stratēģijas, lai aizsargātu pret to kaitīgo ietekmi,” saka Dr. Mei Džana.

Perspektīvas un ieteikumi

• Vides kontrole: stingrāku nanoplastmasas robežvērtību noteikšana dzeramajā ūdenī un pārtikas ķēdē.
• Medicīniskā uzraudzība: pacientiem ar CNS demenci jānovērtē zarnu un aknu stāvoklis, lai noteiktu disbiozi un bezalkoholisko steatohepatītu.
• Turpmākie pētījumi: novērtēt citu veidu nanoplastmasas (PET, PVC) ietekmi un neiroprotekcijas iespējas, izmantojot probiotikas vai barjerterapiju.

Šajā pētījumā nanoplastmasa tiek ierindota starp jauniem sistēmisku un neirodeģeneratīvu slimību riska faktoriem, kam nepieciešama tūlītēja gan vides aizstāvju, gan ārstu uzmanība.