Nanoplasty ničia „črevo-pečeň-mozog“: Nová hrozba pri Alzheimerovej chorobe

Vedci z Monash University (Austrália) a South China University of Technology (Čína) publikovali podrobnú predklinickú štúdiu v časopise Environmental Science & Technology, ktorá preukazuje, že dávky polystyrénových nanoplastov (PSNP) ekvivalentné znečisteniu pozadia môžu nielen zosilniť klasické mozgové prejavy Alzheimerovej choroby (AD), ale aj rozšíriť patológiu za hranice centrálneho nervového systému pozdĺž osi črevo-pečeň-mozog.

Predpoklady

Znečistenie plastmi je univerzálny environmentálny faktor a nanoplasty (<100 nm) prenikajú do všetkých ekosystémov. Ich vplyv na zdravie v posledných rokoch vyvoláva vážne obavy, ale súvislosti s neurodegeneratívnymi ochoreniami nie sú dostatočne pochopené.

Model a dizajn

• Zvierací model: Transgénne myši APP/PS1 reprodukujúce kľúčové markery Alzheimerovej choroby (akumulácia β-amyloidu, patológia tau proteínu).
• Expozícia: Príjem 50 nm PSNP v pitnej vode v hladinách 0,1 – 1 mg/kg/deň počas 12 týždňov je realistický rozsah pre ľudí.
• Hodnotenie kognitívnych funkcií: Morrisov bludiskový test a rozpoznávanie objektov.
  • Analýza tkaniva:
  • Imunohistochemické vyšetrenie mozgu (markery Iba1, GFAP, β-amyloid, p-tau)
  • Sekvenovanie 16S rRNA stolice pre mikrobiotu
  • Histológia pečene (farbenie HE, olejová červená O)
  • Systémový profil plazmatických cytokínov (ELISA pre IL-6, TNF-α)

Kľúčové výsledky

1. Zrýchlený neurozápal a neurodegenerácia

• Mikrogliálna a astrocytová odpoveď: Počet mikroglií Iba1⁺ a astrocytov GFAP⁺ v hipokampe a kortexe sa zvýšil o 45 – 60 % v porovnaní s neexponovaným APP/PS1 (p < 0,01).
• Amyloidné plaky a p-tau: plocha plakov sa zvýšila o 35 % a fosforylovaný tau (p-tau) sa zvýšil o 28 % (p < 0,05).
• Kognitívny deficit: V Morrisovom bludisku sa čas potrebný na nájdenie skrytej plošiny zvýšil o 40 % a v teste rozpoznávania objektov sa index diskriminácie znížil o 30 % (p<0,01).

2. Črevná dysbióza a „deravé črevo“

• Znížená α-diverzita: Shannonov index v mikrobiote sa znížil o 20 % (p < 0,05).
• Nárast prozápalových rodov: Escherichia/Shigella a Enterococcus sa zvýšil o 60 %, zatiaľ čo prospešné Lactobacillus klesli o 45 %.
• Funkcia črevnej bariéry: Expresia proteínu ZO-1 v epiteli sa znížila o 50 %, čo bolo sprevádzané dvojnásobným zvýšením hladín lipopolysacharidu (LPS) v plazme (p < 0,01).

3. Poškodenie pečene a systémový zápal

• Stupeň steatózy: podľa farbenia Oil Red O sa podiel tukových inklúzií v pečeni zvýšil 3,5-krát.
• Zmeny podobné hepatitíde: zvýšená infiltrácia fagocytov a fibróza bez alkoholu.
• Systémové cytokíny: IL-6 a TNF-α v plazme sa zvýšili 2,0-krát a 1,8-krát (p<0,01).

Mechanizmus axiálneho šírenia

Výskumníci predpokladajú, že nanoplasty narúšajú mikrobiotu, spôsobujú črevnú priepustnosť a translokáciu bakteriálnych endotoxínov do pečene. Tam dochádza k metabolickému a zápalovému poškodeniu, ktoré zhoršuje schopnosť pečene detoxikovať neurotoxíny a zvyšuje systémové hladiny prozápalových mediátorov. Tieto faktory, keď sa uvoľňujú do mozgu, spúšťajú a urýchľujú klasické neurodegeneratívne procesy Alzheimerovej choroby.

Vyhlásenia autorov

„Naše údaje po prvýkrát ukazujú, že nanoplasty nepôsobia lokálne, ale systémovo a zhoršujú nielen mozgové, ale aj pečeňové a črevné aspekty Alzheimerovej choroby,“ hovorí profesor Pu Chun Ke, hlavný autor. „Toto zdôrazňuje naliehavú potrebu obmedziť vystavenie životného prostredia nanočasticiam a preskúmať opatrenia na ochranu bariérových tkanív tela.“

V diskusii autori zdôrazňujú nasledujúce kľúčové body:

• Systémový účinok nanoplastov.
  „Naše údaje ukazujú, že aj ekologicky realistické hladiny polystyrénových nanoplastov sa neobmedzujú len na lokálne neurotoxické účinky, ale spúšťajú kaskádu zápalových a metabolických porúch pozdĺž osi črevo-pečeň-mozog,“ poznamenáva profesor Pu Chun Ke.

• Zničenie bariérových funkcií.
  „Porušenie integrity črevného epitelu a následná translokácia mikrobiálnych endotoxínov do systémového krvného obehu významne zhoršuje nielen pečeňové, ale aj neurozápalové procesy,“ zdôrazňuje spoluautor Dr. Li Wang.

• Potreba kontroly životného prostredia:
  „Naše zistenia si vyžadujú prehodnotenie povolených úrovní nanoplastov v pitnej vode a potravinách a podporujú vývoj bariérových a probiotických stratégií na ochranu pred ich škodlivými účinkami,“ hovorí Dr. Mei Zhang.

Perspektívy a odporúčania

• Kontrola životného prostredia: sprísnenie limitov pre nanoplasty v pitnej vode a potravinovom reťazci.
• Lekárske monitorovanie: u pacientov s demenciou CNS posúďte stav čriev a pečene na dysbiózu a nealkoholickú steatohepatitídu.
• Ďalšie štúdie: vyhodnotiť účinok iných typov nanoplastov (PET, PVC) a možnosť neuroprotekcie prostredníctvom probiotík alebo bariérovej terapie.

Táto štúdia zaraďuje nanoplasty medzi nové rizikové faktory systémových a neurodegeneratívnych ochorení, ktoré si vyžadujú okamžitú pozornosť environmentalistov aj lekárov.