Nanoplastiki niszczą „jelita-wątrobę-mózg”: nowe zagrożenie w chorobie Alzheimera

Naukowcy z Monash University (Australia) i South China University of Technology (Chiny) opublikowali szczegółowe badanie przedkliniczne w czasopiśmie Environmental Science & Technology, które wykazało, że dawki nanoplastiku polistyrenowego (PSNP) odpowiadające stężeniu zanieczyszczeń w środowisku mogą nie tylko nasilać klasyczne objawy mózgowe choroby Alzheimera (AD), ale także powodować rozprzestrzenianie się patologii poza ośrodkowy układ nerwowy wzdłuż osi jelita-wątroba-mózg.

Wymagania wstępne

Zanieczyszczenie plastikiem jest powszechnym czynnikiem środowiskowym, a nanoplastiki (<100 nm) przenikają wszystkie ekosystemy. Ich wpływ na zdrowie budzi w ostatnich latach poważne obawy, ale ich powiązania z chorobami neurodegeneracyjnymi są słabo poznane.

Model i projekt

• Model zwierzęcy: transgeniczne myszy APP/PS1 odtwarzające kluczowe markery choroby Alzheimera (akumulacja β-amyloidu, patologia tau).
• Narażenie: Spożycie PSNP o długości 50 nm w wodzie pitnej na poziomie 0,1–1 mg/kg/dzień przez 12 tygodni jest realistycznym zakresem dla ludzi.
• Ocena funkcji poznawczych: test labiryntu Morrisa i rozpoznawanie obiektów.
  • Analiza tkanek:
  • Immunohistochemia mózgu (markery Iba1, GFAP, β-amyloid, p-tau)
  • Sekwencjonowanie 16S rRNA kału w celu określenia mikrobiomu
  • Histologia wątroby (barwienie HE, czerwień olejowa O)
  • Profil cytokin w osoczu układowym (ELISA dla IL-6, TNF-α)

Kluczowe wyniki

1. Przyspieszone zapalenie nerwów i neurodegeneracja

• Odpowiedź mikrogleju i astrocytów: liczba mikrogleju Iba1⁺ i astrocytów GFAP⁺ w hipokampie i korze mózgowej wzrosła o 45–60% w porównaniu do nieeksponowanego APP/PS1 (p<0,01).
• Blaszki amyloidowe i p-tau: powierzchnia blaszek zwiększyła się o 35%, a fosforylowane białko tau (p-tau) wzrosło o 28% (p<0,05).
• Deficyt poznawczy: w labiryncie Morrisa czas znalezienia ukrytej platformy wydłużył się o 40%, a w teście rozpoznawania obiektów wskaźnik dyskryminacji spadł o 30% (p<0,01).

2. Dysbioza jelitowa i „nieszczelne jelito”

• Zmniejszona różnorodność α: indeks Shannona w mikrobiomie zmniejszył się o 20% (p<0,05).
• Wzrost liczby prozapalnych rodzajów Escherichia/Shigella i Enterococcus o 60%, podczas gdy liczba pożytecznych Lactobacillus spadła o 45%.
• Funkcja bariery jelitowej: ekspresja białka ZO-1 w nabłonku zmniejszyła się o 50%, czemu towarzyszył dwukrotny wzrost stężenia lipopolisacharydów (LPS) w osoczu (p<0,01).

3. Uszkodzenie wątroby i stan zapalny ogólnoustrojowy

• Stopień stłuszczenia: według barwienia barwnikiem Oil Red O, udział tłuszczowych wtrąceń w wątrobie wzrósł 3,5-krotnie.
• Zmiany przypominające zapalenie wątroby: zwiększone naciekanie fagocytów i włóknienie bez alkoholu.
• Cytokiny układowe: stężenie IL-6 i TNF-α w osoczu wzrosło odpowiednio 2,0 i 1,8 razy (p<0,01).

Mechanizm propagacji osiowej

Naukowcy sugerują, że nanoplasty zaburzają mikrobiotę, powodując nieszczelność jelit i translokację endotoksyn bakteryjnych do wątroby. Tam powstają uszkodzenia metaboliczne i zapalne, które upośledzają zdolność wątroby do detoksykacji neurotoksyn i zwiększają ogólnoustrojowe stężenie mediatorów prozapalnych. Czynniki te, po uwolnieniu do mózgu, wyzwalają i przyspieszają klasyczne procesy neurodegeneracyjne w chorobie Alzheimera.

Oświadczenia autorów

„Nasze dane po raz pierwszy dowodzą, że nanoplastiki działają nie miejscowo, ale systemowo, pogarszając nie tylko mózgowy, ale także wątrobowy i jelitowy aspekt choroby Alzheimera” – mówi prof. Pu Chun Ke, główny autor. „To podkreśla pilną potrzebę ograniczenia narażenia środowiska na nanocząsteczki i zbadania sposobów ochrony tkanek barierowych organizmu”.

W dyskusji autorzy podkreślają następujące kluczowe punkty:

• Systemowe działanie nanoplastików.
  „Nasze dane pokazują, że nawet ekologicznie realistyczne poziomy nanoplastików polistyrenowych nie ograniczają się do lokalnych efektów neurotoksycznych, ale wywołują kaskadę zaburzeń zapalnych i metabolicznych wzdłuż osi jelita-wątroba-mózg” – zauważa profesor Pu Chun Ke.

• Zniszczenie funkcji barierowych.
  „Naruszenie integralności nabłonka jelitowego i późniejsza translokacja endotoksyn bakteryjnych do krwiobiegu znacznie zaostrzają nie tylko procesy wątrobowe, ale także neurozapalne” – podkreśla współautor, dr Li Wang.

• Potrzeba kontroli środowiska:
  „Nasze odkrycia wskazują na konieczność ponownego rozważenia dopuszczalnych poziomów nanoplastiku w wodzie pitnej i produktach spożywczych oraz zachęcają do opracowania strategii barierowych i probiotycznych w celu ochrony przed ich szkodliwym wpływem” – mówi dr Mei Zhang.

Perspektywy i rekomendacje

• Kontrola środowiska: zaostrzenie limitów obecności nanoplastiku w wodzie pitnej i łańcuchu pokarmowym.
• Monitorowanie medyczne: u chorych z otępieniem ośrodkowego układu nerwowego należy ocenić stan jelit i wątroby pod kątem dysbiozy i niealkoholowego stłuszczenia wątroby.
• Dalsze badania: ocena wpływu innych rodzajów nanoplastiku (PET, PVC) i możliwości neuroprotekcji poprzez probiotyki lub terapię barierową.

Badanie to umieściło nanoplastiki wśród nowych czynników ryzyka chorób układowych i neurodegeneracyjnych, które wymagają natychmiastowej uwagi zarówno ekologów, jak i lekarzy.