Nanomuovit tuhoavat "suolisto-maksa-aivot": uusi uhka Alzheimerin taudissa

Monashin yliopiston (Australia) ja Etelä-Kiinan teknillisen yliopiston (Kiina) tutkijat ovat julkaisseet yksityiskohtaisen prekliinisen tutkimuksen Environmental Science & Technology -lehdessä, joka osoittaa, että polystyreenin nanomuovien (PSNP) taustasaastetta vastaavat annokset voivat paitsi pahentaa Alzheimerin taudin (AD) klassisia aivoilmentymiä, myös levittää patologiaa keskushermoston ulkopuolelle suolisto-maksa-aivot-akselilla.

Edellytykset

Muovisaaste on universaali ympäristötekijä, ja nanomuovit (<100 nm) läpäisevät kaikki ekosysteemit. Niiden vaikutus terveyteen on herättänyt vakavaa huolta viime vuosina, mutta yhteyksiä hermoston rappeutumissairauksiin ymmärretään huonosti.

Malli ja muotoilu

• Eläinmalli: APP/PS1-transgeeniset hiiret, jotka lisääntyvät Alzheimerin taudin keskeisillä markkereilla (β-amyloidin kertyminen, tau-patologia).
• Altistuminen: 50 nm:n PSNP:n saanti juomavedessä 0,1–1 mg/kg/vrk 12 viikon ajan on realistinen vaihteluväli ihmisille.
• Kognitiivisten toimintojen arviointi: Morrisin sokkelotesti ja esineiden tunnistaminen.
  • Kudosanalyysi:
  • Aivojen immunohistokemia (markkerit Iba1, GFAP, β-amyloidi, p-tau)
  • Ulosteiden 16S rRNA -sekvensointi mikrobiotan selvittämiseksi
  • Maksan histologia (HE-värjäys, Oil Red O)
  • Systeeminen plasman sytokiiniprofiili (ELISA IL-6:lle, TNF-α:lle)

Keskeiset tulokset

1. Nopeutunut neuroinflamaatio ja neurodegeneraatio

• Mikroglia- ja astrosyyttivaste: Iba1⁺-mikroglian ja GFAP⁺-astrosyyttien määrä hippokampuksessa ja aivokuoressa kasvoi 45–60 % verrattuna altistamattomaan APP/PS1-soluun (p<0,01).
• Amyloidiplakit ja p-tau: plakin pinta-ala kasvoi 35 % ja fosforyloituneen taun (p-tau) määrä kasvoi 28 % (p<0,05).
• Kognitiivinen heikkeneminen: Morrisin sokkelossa piilotetun alustan löytämiseen kuluva aika pidentyi 40 % ja esineiden tunnistustestissä erottelukykyindeksi laski 30 % (p<0,01).

2. Suoliston dysbioosi ja "vuotava suoli"

• Vähentynyt α-diversiteetti: Mikrobiotan Shannon-indeksi laski 20 % (p<0,05).
• Tulehdusta edistävien sukujen määrä lisääntyi: Escherichia/Shigella ja Enterococcus lisääntyivät 60 %, kun taas hyödyllisten Lactobacillus-bakteerien määrä laski 45 %.
• Suoliston suojamuuri: ZO-1-proteiinin ilmentyminen epiteelissä väheni 50 %, mihin liittyi plasman lipopolysakkaridi (LPS) -tasojen kaksinkertainen nousu (p<0,01).

3. Maksavaurio ja systeeminen tulehdus

• Steatoosin aste: Oil Red O -värjäyksen mukaan rasvaisten sulkeumien osuus maksassa kasvoi 3,5-kertaisesti.
• Hepatiittia muistuttavat muutokset: lisääntynyt fagosyyttien infiltraatio ja fibroosi ilman alkoholia.
• Systeemiset sytokiinit: IL-6:n ja TNF-α:n pitoisuudet plasmassa lisääntyivät 2,0- ja 1,8-kertaisesti (p<0,01).

Aksiaalinen etenemismekanismi

Tutkijat esittävät, että nanomuovit häiritsevät mikrobistoa aiheuttaen suoliston vuotoa ja bakteerien endotoksiinien siirtymistä maksaan. Siellä syntyy aineenvaihdunta- ja tulehdusvaurioita, jotka heikentävät maksan kykyä poistaa neurotoksiineja ja lisäävät tulehdusta edistävien välittäjäaineiden systeemistä tasoa. Nämä tekijät, vapautuessaan aivoihin, laukaisevat ja kiihdyttävät Alzheimerin taudin klassisia neurodegeneratiivisia prosesseja.

Kirjoittajien lausunnot

”Tietomme osoittavat ensimmäistä kertaa, että nanomuovit eivät vaikuta paikallisesti vaan systeemisesti, pahentaen Alzheimerin taudin aivo-, maksa- ja suolistovaikutuksia”, sanoo vanhempi kirjoittaja, professori Pu Chun Ke. ”Tämä korostaa kiireellistä tarvetta rajoittaa ympäristön altistumista nanopartikkeleille ja tutkia toimenpiteitä kehon suojakudosten suojaamiseksi.”

Keskustelussa kirjoittajat korostavat seuraavia keskeisiä kohtia:

• Nanomuovien systeeminen vaikutus.
  ”Tietomme osoittavat, että edes ekologisesti realistiset polystyreenistä valmistettujen nanomuovien määrät eivät rajoitu paikallisiin neurotoksisiin vaikutuksiin, vaan ne laukaisevat tulehdus- ja aineenvaihduntahäiriöiden ketjureaktion suolisto-maksa-aivot-akselilla”, toteaa professori Pu Chun Ke.

• Suojarakenteiden tuhoutuminen.
  ”Suoliston epiteelin eheyden rikkoutuminen ja sitä seuraava mikrobien endotoksiinien siirtyminen systeemiseen verenkiertoon pahentaa merkittävästi paitsi maksan myös neuroinflammatorisia prosesseja”, korostaa toinen kirjoittaja, tohtori Li Wang.

• Ympäristönsuojelun tarve:
  ”Tuloksemme edellyttävät nanomuovien sallittujen pitoisuuksien uudelleenarviointia juomavedessä ja elintarvikkeissa sekä kannustavat kehittämään suojaus- ja probioottistrategioita niiden haitallisilta vaikutuksilta suojaamiseksi”, sanoo tohtori Mei Zhang.

Näkymät ja suositukset

• Ympäristönsuojelu: nanomuovien raja-arvojen tiukentaminen juomavedessä ja ravintoketjussa.
• Lääketieteellinen seuranta: keskushermostoperäistä dementiaa sairastavilla potilailla on arvioitava suoliston ja maksan tila dysbioosin ja alkoholittoman steatohepatiitin varalta.
• Jatkotutkimukset: arvioida muiden nanomuovien (PET, PVC) vaikutusta ja probioottien tai suojahoidon mahdollista neuroprotektiota.

Tämä tutkimus sijoittaa nanomuovit uusien systeemisten ja hermostoa rappeuttavien sairauksien riskitekijöiden joukkoon, jotka vaativat sekä ympäristönsuojelijoiden että lääkäreiden välitöntä huomiota.