Нанопластика руйнує «кишечник-печінку-мозок»: нова загроза хворобі Альцгеймера

Вчені з Університету Монаша (Австралія) та Південнокитайського технологічного університету (Китай) опублікували детальне доклінічні дослідження в журналі Environmental Science & Technology, яке демонструє, що дози полістирольних нанопластиків (PSNP), еквівалентні фоновому забрудненню, можуть не тільки посилювати класичні прояви хвороби Альцгеймера (AD) у мозку, але й поширювати патологію за межі центральної нервової системи вздовж осі кишечник-печінка-мозок.

Передумови

Забруднення пластиком є універсальним фактором навколишнього середовища, а нанопластик (<100 нм) пронизує всі екосистеми. Їхній вплив на здоров'я викликав серйозне занепокоєння в останні роки, але зв'язок з нейродегенеративними захворюваннями погано вивчений.

Модель та дизайн

• Тварина модель: трансгенні миші APP/PS1, що відтворюють ключові маркери хвороби Альцгеймера (накопичення β-амілоїду, патологія тау-протеїну).
• Вплив: Споживання 50 нМ PSNP з питною водою на рівнях 0,1–1 мг/кг/день протягом 12 тижнів є реалістичним діапазоном для людини.
• Оцінка когнітивних функцій: тест лабіринту Морріса та розпізнавання об'єктів.
  • Аналіз тканин:
  • Імуногістохімія мозку (маркери Iba1, GFAP, β-амілоїд, p-тау)
  • Секвенування 16S рРНК фекалій для визначення мікробіоти
  • Гістологія печінки (забарвлення HE, олійна червона O)
  • Системний профіль цитокінів плазми (ІФА для IL-6, TNF-α)

Ключові результати

1. Прискорене нейрозапалення та нейродегенерація

• Мікрогліальна та астроцитарна відповідь: кількість мікроглії Iba1⁺ та астроцитів GFAP⁺ у гіпокампі та корі збільшилася на 45–60% порівняно з неекспонованими APP/PS1 (p<0,01).
• Амілоїдні бляшки та p-тау: площа бляшок збільшилася на 35%, а фосфорильований тау (p-тау) збільшився на 28% (p<0,05).
• Когнітивний дефіцит: у лабіринті Морріса час знаходження прихованої платформи збільшився на 40%, а в тесті на розпізнавання об'єктів індекс дискримінації знизився на 30% (p<0,01).

2. Кишковий дисбактеріоз та «синдром підвищеної кишкової проникності»

• Зниження α-різноманіття: індекс Шеннона в мікробіоті зменшився на 20% (p<0,05).
• Збільшення кількості прозапальних родів: Escherichia/Shigella та Enterococcus збільшилося на 60%, тоді як кількість корисних Lactobacillus зменшилася на 45%.
• Функція кишкового бар'єра: експресія білка ZO-1 в епітелії знизилася на 50%, що супроводжувалося двократним збільшенням рівня ліпополісахариду (ЛПС) у плазмі (p<0,01).

3. Пошкодження печінки та системне запалення

• Ступінь стеатозу: за даними фарбування Oil Red O, частка жирових включень у печінці збільшилася в 3,5 рази.
• Гепатитоподібні зміни: посилена фагоцитарна інфільтрація та фіброз без алкоголю.
• Системні цитокіни: IL-6 та TNF-α у плазмі збільшилися у 2,0 та 1,8 раза відповідно (p<0,01).

Механізм осьового поширення

Дослідники припускають, що нанопластик порушує мікробіоту, спричиняючи кишкову непрохідність та переміщення бактеріальних ендотоксинів до печінки. Там виникають метаболічні та запальні пошкодження, які погіршують здатність печінки детоксифікувати нейротоксини та підвищують системний рівень прозапальних медіаторів. Ці фактори, потрапляючи в мозок, запускають та прискорюють класичні нейродегенеративні процеси хвороби Альцгеймера.

Заяви авторів

«Наші дані вперше демонструють, що нанопластик діє не локально, а системно, погіршуючи не лише церебральні, але й печінкові та кишкові аспекти хвороби Альцгеймера», — каже професор Пу Чунь Ке, старший автор. «Це підкреслює нагальну необхідність обмеження впливу наночастинок на навколишнє середовище та дослідження заходів для захисту бар’єрних тканин організму».

В обговоренні автори виділяють такі ключові моменти:

• Системний вплив нанопластиків.
  «Наші дані показують, що навіть екологічно реалістичні рівні полістирольних нанопластиків не обмежуються локальними нейротоксичними ефектами, а викликають каскад запальних та метаболічних порушень вздовж осі кишечник-печінка-мозок», – зазначає професор Пу Чунь Ке.

• Руйнування бар'єрних функцій.
  «Порушення цілісності кишкового епітелію та подальша транслокація мікробних ендотоксинів у системний кровотік значно посилюють не лише печінкові, а й нейрозапальні процеси», – наголошує співавтор доктор Лі Ван.

• Необхідність контролю за навколишнім середовищем:
  «Наші висновки спонукають до перегляду допустимих рівнів нанопластику в питній воді та харчових продуктах, а також заохочують розробку бар'єрних та пробіотичних стратегій для захисту від їхнього шкідливого впливу», — каже доктор Мей Чжан.

Перспективи та рекомендації

• Контроль за навколишнім середовищем: посилення обмежень на вміст нанопластику в питній воді та харчовому ланцюзі.
• Медичний моніторинг: у пацієнтів з деменцією ЦНС оцінити стан кишечника та печінки на наявність дисбактеріозу та неалкогольного стеатогепатиту.
• Подальші дослідження: оцінити вплив інших видів нанопластику (ПЕТ, ПВХ) та можливість нейропротекції за допомогою пробіотиків або бар'єрної терапії.

Це дослідження відносить нанопластик до нових факторів ризику системних та нейродегенеративних захворювань, які потребують негайної уваги як екологів, так і лікарів.