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研究:空气污染入侵人脑,有神经毒性

空气污染造成的微小磁性颗粒首次在人类的大脑被发现,研究人员认为它们是引发阿尔兹海默症的一个可能原因。该研究结果9月5日在线发表在PNAS上。

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Lancaster大学的研究人员从生活在墨西哥城和曼切斯特的3到92岁的37个人的脑组织中发现了丰富的磁铁矿纳米颗粒,这种磁性矿物是有毒性的,牵涉到人类大脑中活性氧(自由基)的生产,与神经退行性疾病包括阿尔兹海默症相关。这是第一次报道人脑组织中可能有工业来源的磁铁矿颗粒。以前人们还没有考虑过的工业污染物有潜在神经毒性作用的问题。

人脑中磁铁矿颗粒的形状与特征与污染物中的相似

Lancaster大学环境中心的Barbara Maher教授和她在牛津、格拉斯哥、曼彻斯特和墨西哥城的同事们用光谱分析鉴定出这些颗粒为磁铁矿。不像自然形成的多角的磁铁矿颗粒,在大脑中观察到的颗粒为球形,直径在150nm以下,有一些有融合的表面,就像汽车(特别是柴油)发动机或明火的高温下形成的特征。这些球形颗粒往往伴随着含有其他金属,如铂,镍,和钴的纳米颗粒。

与内生的多角的磁铁矿纳米粒子(左)不同,研究人员在脑组织中发现的球形磁铁矿颗粒(中间)类似于在污染的空气中所发现的(右)

与内生的多角的磁铁矿纳米粒子(左)不同,研究人员在脑组织中发现的球形磁铁矿颗粒(中间)类似于在污染的空气中所发现的(右)

Maher教授一直在研究空气中的颗粒物,包括道路边的磁铁矿颗粒。她决定调查磁铁矿颗粒是否能进入大脑,因为在大脑中它们会产生毒性作用。她和她的同事们研究了37例人类大脑的额叶皮质样本中的磁铁矿颗粒的数量和结构。这些样本来自曼彻斯特的英国脑“银行”和在墨西哥城在2004和2008年之间死于致命事故的人。

利用高分辨透射电子显微镜,研究人员对大脑切片进行了研究。他们确定了内生的有角的磁铁矿颗粒直径范围从50到150nm,球形颗粒的直径范围有小于5nm的也有大于100nm的。研究人员认为这些球形化合物来自于空气中的颗粒物。

无论是在形状和质地,这些圆形的磁铁矿颗粒类似于路边的颗粒物的磁铁矿颗粒。Maher教授说:“一些颗粒有一些非常独特的表面纹理。此外,磁铁矿颗粒与其他相当稀有的金属共同发生,这不是你期望在人类大脑中发现的金属。”

Maher教授介绍:“我们发现,在空气污染的城市环境中存在丰富的磁铁矿纳米颗粒有着惊人的相似性,尤其是繁忙的道路旁的颗粒都是通过燃烧或摩擦加热汽车发动机或刹车形成的。”其它磁铁矿纳米粒子的来源包括家里的明火和密闭性差的炉子。

环境衍生的磁铁矿颗粒有可能与阿尔兹海默症相关

小于200nm的颗粒小到可以在吸入空气污染之后直接通过嗅神经进入大脑。这个到达大脑的神经通路,并不像大脑的其它区域有血脑屏障的保护。

Maher教授补充:“我们的研究结果表明,大气中的磁铁矿纳米粒子可以进入人类的大脑,它们可能会对人类健康带来风险,包括阿尔兹海默症那样的状况。”

1992年,研究人员在人脑中发现了磁铁矿的角状颗粒。16年后,健康的和患老年痴呆症的大脑的比较反映了更高的磁铁矿颗粒水平与疾病的发生率相关。最近,科学家们研究大鼠的神经元细胞培养物发现,磁铁矿颗粒和淀粉样β蛋白之间似乎起相互稳定的作用,这两个颗粒在一起对于培养中的神经元来说比单独的淀粉样β蛋白更有害。

有科学家指出任何类型的磁铁矿颗粒和神经退行性病变之间的因果联系尚未建立。虽然研究人员不知道环境衍生的磁铁矿是否像内源性的磁铁矿颗粒一样具有相同的效果。但是Maher教授说:“忽视这个的可能性是非常愚蠢的,因为它会对人类健康产生额外的危害。”

也有科学家指出研究人员没有从任何那些生活在非城市区域的人的脑部取样,这对于证明污染和磁铁矿纳米颗粒积聚和结构的关系是必要的。Maher教授认为这种类型的流行病学研究对于磁性粒子暴露和神经退行性疾病的关系是未来研究的一个区域。

Lancaster大学研究阿尔兹海默症的David Allsop教授说:“这一发现为研究一系列不同的脑部疾病可能的环境危险因素开辟了一个全新的途径。

文章来源:生物探索

原文链接:http://mt.sohu.com/20160908/n467898771.shtml

图片来源:Pixabay

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