Учёные выяснили, как нанопластик нарушает энергетический обмен в мозге

Учёные из Тринити-биомедицинского научного института (TBSI) обнаружили, как нанопластик — частицы ещё меньшего размера, чем микропластик — нарушает энергетический метаболизм в клетках мозга. Их выводы могут иметь значение для лучшего понимания нейродегенеративных заболеваний, характеризующихся снижением неврологической или мозговой функции, и даже пролить новый свет на проблемы с обучением и памятью.

Исследование, проведённое под руководством доктора Гэвина Дэйви и студента-бакалавра Девина Сьюарда из Школы биохимии и иммунологии Тринити-колледжа, выявило конкретный механизм, с помощью которого эти крошечные частицы нанопластика могут нарушать производство энергии в мозге на животной модели. Результаты, недавно опубликованные в Journal of Hazardous Materials: Plastics, дают новое представление о потенциальных рисках для здоровья, которые представляют собой пластиковые загрязнения окружающей среды.

Полистироловый нанопластик (PS-NPs) образуется при разрушении более крупных пластиков в окружающей среде. Эти частицы были обнаружены в различных органах тела, включая мозг, что вызывает растущую озабоченность по поводу их возможной роли в неврологических заболеваниях.

Команда из Тринити сосредоточилась на митохондриях, которые критически важны для производства энергии, необходимой для работы мозга. Дисфункция митохондрий — хорошо известная особенность нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также нормального старения.

Выделив митохондрии из клеток мозга, исследователи показали, что воздействие PS-NPs специфически нарушает «цепь переноса электронов» — набор белковых комплексов, которые работают вместе, помогая генерировать клеточную энергию в форме АТФ. В то время как отдельные митохондриальные комплексы I и II не были напрямую повреждены, перенос электронов между комплексами I–III и II–III, а также активность комплекса IV были значительно подавлены.

И хотя некоторые концентрации PS-NPs, использованные в исследовании, были выше, чем текущие оценки воздействия на человека, учёные обнаружили, что перенос электронов между комплексом I–III и комплексом II–III сильно подавлялся при гораздо более низких концентрациях. Это позволяет предположить, что экологически значимые уровни воздействия также могут нарушать биоэнергетическую функцию при хроническом воздействии.

«Важно, что подъём синтетических пластиков в середине XX века совпал с увеличением глобального воздействия нанопластика, поэтому этот вновь обнаруженный митохондриальный механизм нанопластик-индуцированной нейротоксичности может помочь объяснить, почему уровень нейродегенеративных заболеваний вырос в последние десятилетия, вероятно, добавляя экологическое измерение к известным генетическим факторам риска и факторам образа жизни», — сказал доктор Гэвин Дэйви.

Интересно, что те же широкие эффекты наблюдались в синаптических митохондриях, которые необходимы для коммуникации между клетками мозга. Это позволяет предположить, что нанопластик также может вмешиваться в синаптическую пластичность — процесс, фундаментальный для обучения и памяти.

Проект был первоначально задуман Девоном в 2023 году, во время его обучения на степень по нейронаукам. Девон выполнял работу в лаборатории доктора Дэйви в Школе биохимии и иммунологии.

ИИ: Это исследование подчёркивает потенциально серьёзные долгосрочные последствия загрязнения пластиком, выходящие далеко за рамки экологии. Понимание механизмов воздействия нанопластика на клеточном уровне — важный шаг к оценке реальных рисков и, возможно, к разработке стратегий защиты.