Jern vides at være giftigt for hjerneceller, og små magnetiske jernpartikler (magnetit) menes at være involveret i udviklingen af ​​neurologiske lidelser. Nu har vi det for første gang identificeret den rigelige tilstedeværelse af disse stærkt reaktive partikler i menneskelige hjerner.

Tidligere undersøgelser har foreslået at der er øgede mængder magnetit i Alzheimers-berørte hjerner, og at disse partikler kan være forbundet med udviklingen af ​​sygdommen. Vi spekulerede på, om denne øgede hjernemagnetit måske stammer fra indånding af forurenet luft.

Meget små, runde partikler lavet af magnetit (kaldet magnetit nanosfærer) er rigelige i byens luftforurening. De dannes ved høje temperaturer og kondenseres som jernrige dråber, når de afkøles. Disse partikler har en diameter fra mindre end 5 nm (nanometer) til mere end 100 nm (til sammenligning er et HIV 120 nm i diameter) og findes ofte sammen med forureningspartikler fremstillet af andre metaller.

Køretøjer er en vigtig kilde til disse magnetit-nanosfærer. De er skabt ved forbrænding af brændstof (især diesel), jernslid fra motorblokken og friktionsopvarmning fra bremseklodser. Ud over nogle erhvervsmæssige indstillinger kan høje koncentrationer af nanopartikler med magnetitforurening produceres indendørs af åbne ild eller dårligt lukkede ovne, der bruges til madlavning eller opvarmning.

Større magnetitpartikler kan være mere end 10 mikrometer i diameter (omtrent på størrelse med en sky vanddråbe) og kommer fra industrielle kilder, såsom kraftværker, men kun magnetitforureningspartikler, der er mindre end 200 nm, kan komme ind i hjernen direkte ved at blive åndet ind gennem næsen. De kan derefter bevæge sig gennem nervecellerne i den olfaktoriske pære (se illustration).

Omgå blod-hjerne-barrieren. Patrick J. Lynch, CC BYBlod-hjerne-barrieren - den beskyttende cellevæg, der forhindrer skadelige stoffer i hjernen - beskytter ikke mod denne type næseindtrængning, så disse små partikler kan komme uhindret ind i hjernen. Efter at nanopartikler er kommet ind i disse olfaktoriske områder, kan de spredes til andre dele af hjernen, herunder hippocampus og hjernebarken, som er regioner, der er ramt af Alzheimers sygdom.

Tilstedeværelsen i hjernen af ​​magnetit kan udløse begivenheder, der fører til neurodegenerativ sygdom. Magnetit indeholder en blanding af to typer jern, kaldet jern og jern. Jern jern har vist sig at være en effektiv katalysator til produktion af meget reaktive og skadelige molekyler kaldet “reaktive iltarter”. Hjerneskade på grund af disse typer af molekyler er kendt for forekommer meget tidligt i løbet af Alzheimers sygdom.

En vigtig ændring i hjernen i denne sygdom er dannelsen af ​​“senile plaketter”, Som er klumper af unormalt protein, der findes mellem nerveceller. Magnetitpartikler har vist sig at være direkte forbundet med disse senile plaketterog for at forbedre toksiciteten af ​​det protein, der findes i midten af ​​hver enkelt.

For at undersøge om magnetit fra eksterne kilder kunne eksistere i menneskelige hjerner, brugte vi magnetiske, elektronmikroskopiske og andre teknikker til at undersøge hjerneprøver fra 37 kadavere - i alderen tre til 92 år på dødstidspunktet - som havde boet i Mexico City eller i Manchester, UK. Vi fandt ud af, at mange af de meget magnetiske hjerneprøver var fra mennesker under 40 år fra Mexico City, der var blevet udsat for høje niveauer af luftforurening og i ældre Manchester-tilfælde (over 65 år ved døden) med moderat til svær Alzheimers sygdom. .

De fleste af magnetitpartiklerne i hjerneprøverne var sfæriske og forskellige i størrelse og form fra de magnetitpartikler, der naturligt forekommer hos mennesker og dyr. De varierede i diameter fra 5 nm til 150 nm og blev fundet sammen med nanopartikler indeholdende andre metaller, såsom platin, nikkel og cobalt, som ikke ville forekomme naturligt i hjernen. Vi ekstraherede også magnetitpartiklerne fra hjernen ved hjælp af et enzym. Enzymet opløste hjernevævet og efterlod magnetitpartiklerne intakte. Disse partikler blev derefter ekstraheret ved hjælp af en magnet. Partiklerne var en slående kamp for magnetit-nanosfærerne, der findes i luftforurening.

Da mindre end 5% af tilfældene med Alzheimers sygdom er direkte arvet, er det sandsynligt, at miljøet spiller en vigtig rolle i sygdommen. På grund af deres kombination af at være meget lille, kendt for at være giftig for hjernen og meget almindeligt forekommende i luftforurening, skal magnetitforurening nanopartikler undersøges som en mulig risiko for hjernesygdom, herunder Alzheimers. Hvis der opdages et link til menneskers sundhed, ville dette have store konsekvenser for love, der begrænser eksponering for denne type luftforurening.

Om forfatterne

Barbara Maher, professor, miljøvidenskab, Lancaster University. Meddirektør for Lancasters verdensledende Center for miljømagnetisme og paleomagnetisme

David Allso, professor i neurovidenskab, Lancaster University

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon