Článek
Studie, na které spolupracovali s Masarykovou univerzitou v Brně a Ústavem analytické chemie Akademie věd ČR, upozorňuje také na rizika spojená s olovnatými nanočásticemi v ovzduší a otevírá nové možnosti pro terapeutické zásahy.
Znečištění ovzduší je globálním problémem, zejména v městských a průmyslových oblastech. Olovnaté nanočástice (PbNP), které se do něj dostávají z průmyslové výroby a spalováním fosilních paliv, mohou představovat skryté nebezpečí.
Vědci zjistili, že tyto částice mohou vstoupit do mozkové tkáně přímo přes čichové buňky, aniž by musely překonávat tzv. hematoencefalickou bariéru, která odděluje vnitřní prostředí mozku od cévního systému v těle a brání tak, aby do něj vstupovaly škodlivé látky.
„Potvrdili jsme, že olovnaté nanočástice se mohou dostat do mozku přes čichový nerv a hromadit se ve specifických oblastech mozku,“ vysvětlila vedoucí Laboratoře molekulární morfogeneze ÚŽFG AV ČR Marcela Buchtová.
Tento objev je podle ní klíčový pro pochopení neurotoxicity nanočástic a ukazuje, že znečištění ovzduší může mít přímý dopad na náš nervový systém. Zároveň otevírá nové možnosti ochrany našeho zdraví.
Hromadění nanočástic v mozku
Studie prokázala, že zejména olovnaté nanočástice s nízkou rozpustností mají tendenci se v mozku hromadit a jejich odstranění je velmi obtížné. I po dlouhé době, kdy tento orgán nebyl částicím vystaven, totiž zůstávaly v mozkové tkáni vysoké hladiny olova, zejména v hipokampu – oblasti klíčové pro paměť a učení.
To znamená, že dlouhodobá expozice může vést k vážným neurologickým důsledkům. „Nanočástice totiž narušují cytoskelet neuronů a způsobují hromadění shluků vláken F-aktinu, tzv. Hirano tělísek, což je známka neurodegenerativních procesů,“ vysvětlila Jana Dumková z Masarykovy univerzity.
Schéma přenosu informací z čichového epitelu do čichového laloku v mozku přes čichové neurony
Vědecký tým navíc zjistil poruchu fosforylace tau proteinu, tedy procesu spojeného s Alzheimerovou chorobou a dalšími neurodegenerativními onemocněními.
„Vidíme jasnou souvislost mezi vystavením olovnatým nanočásticím a vznikem změn typických pro neurodegenerativní onemocnění. Dochází i k poškození bariéry, která normálně reguluje transport látek mezi krví a mozkem, a tím dále zvyšuje riziko neurotoxických účinků těchto nanočástic,“ doplnila Buchtová.
V důsledku chemické podobnosti může olovo v nervové soustavě napodobovat vápník, který je klíčový pro správné fungování mnoha buněčných procesů, jako je buněčná signalizace nebo stabilita cytoskeletu. Studie odhalila, že expozice PbNP způsobuje nerovnováhu prvků v mozkové tkáni, což může dále negativně ovlivnit nervovou soustavu.
„Naše experimenty ukázaly, že pokud je snížena hladina vápníku v prostředí, negativní účinky olovnatých nanočástic se ještě zesilují,“ řeka Daniela Kristeková z ÚŽFG AV ČR, která studovala vliv nanočástic na chování modelového organismu – ryby jménem dánio pruhované (Danio rerio), přezdívané zebřička. U některých jedinců byly pozorovány výrazné změny v pohybu a koordinaci.
Rybky zebřičky (Danio rerio) vystavené nanočásticím vykazovaly poruchy pohybu a koordinace.
Možnosti ochrany nervového systému
Vědci zkoumali i možnosti, jak negativní účinky olovnatých nanočástic na nervovou tkáň zmírnit.
„Zajímavým zjištěním je, že použití inhibitoru GSK-3, který blokuje fosforylaci tau proteinu, dokázalo negativní účinky PbNP na nervové buňky částečně zmírnit,“ popisuje výsledky své práce první autorka studie Adriena Jedličková. Na projektu začala pracovat už během středoškolské odborné činnosti. Aktuálně studuje na Lékařské fakultě Masarykovy univerzity a dále na Chemické fakultě VUT v Brně, na ÚŽFG je zaměstnaná na částečný úvazek.
Poznatek, že využití inhibitoru GSK-3 v důsledku dokázalo částečně zmírnit negativní účinky olovnatých nanočástic na nervové buňky, otevírá podle ní cestu k dalšímu výzkumu terapeutických strategií zaměřených na ochranu mozku před toxickými účinky těžkých kovů.
