Томас Дин, Тринити-колледж в Дублине.под редакцией Лизы Лок , рецензент Роберт Эган
Учёные из Института биомедицинских наук Тринити (TBSI) обнаружили, как нанопластик, даже меньший по размеру, чем микропластик, нарушает энергетический обмен веществ в клетках мозга. Их открытия могут помочь лучше понять нейродегенеративные заболевания, характеризующиеся снижением неврологических или мозговых функций, и даже пролить новый свет на проблемы с обучением и памятью.
Исследование, проведенное под руководством доктора Гэвина Дэйви и студента Девина Сьюарда из Школы биохимии и иммунологии Тринити-колледжа, выявило специфический механизм, посредством которого эти крошечные нанопластики могут влиять на выработку энергии в мозге у животных. Результаты, недавно опубликованные в журнале «Journal of Hazardous Materials: Plastics» , дают новый взгляд на потенциальные риски для здоровья, связанные с пластиком в окружающей среде. Полистирольные нанопластики (ПС-НЧ) образуются при разложении более крупных пластиковых частиц в окружающей среде. Эти частицы были обнаружены во многих органах тела, включая мозг, что вызвало растущую обеспокоенность по поводу их возможной роли в развитии неврологических заболеваний.
Команда Тринити сосредоточилась на митохондриях, которые играют ключевую роль в выработке энергии, необходимой для работы мозга . Дисфункция митохондрий — хорошо известный признак нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, а также нормального старения. Выделив митохондрии из клеток мозга, исследователи показали, что воздействие PS-NP специфически нарушало « электрон-транспортную цепь » – упрощённый термин для набора белковых комплексов, которые совместно работают над выработкой клеточной энергии в форме АТФ. Хотя отдельные митохондриальные комплексы I и II напрямую не страдали, перенос электронов между комплексами I–III и II–III, а также активность комплекса IV были значительно подавлены. И хотя некоторые концентрации PS-NP, использованные в исследовании, были выше текущих оценок воздействия на человека, ученые обнаружили, что перенос электронов между комплексом I–III и комплексом II–III был сильно подавлен при гораздо более низких концентрациях, что позволяет предположить, что экологически значимое воздействие также может нарушать биоэнергетическую функцию в хронических временных рамках.
Интересно, что тот же широкий спектр эффектов наблюдался в синаптических митохондриях, которые необходимы для коммуникации между клетками мозга . Это позволяет предположить, что нанопластик также может влиять на синаптическую пластичность — процесс, лежащий в основе обучения и памяти.
Доктор Гэвин Дэйви из Института биомедицинских наук Тринити отметил: «Важно, что рост использования синтетических пластиков в середине XX века совпал с ростом воздействия нанопластика во всем мире, поэтому этот недавно обнаруженный митохондриальный механизм нейротоксичности, вызываемой нанопластиком, может помочь объяснить рост заболеваемости нейродегенеративными заболеваниями в последние десятилетия, вероятно, добавляя к известным генетическим и связанным с образом жизни факторам риска экологический фактор».
«Наши результаты демонстрируют чёткий митохондриальный механизм, посредством которого нанопластик может нарушать энергетический обмен веществ мозга . Следовательно, это может иметь серьёзные последствия для понимания того, как загрязнители окружающей среды способствуют развитию неврологических заболеваний и старению». Проект был задуман Девином в 2023 году, когда он был студентом-нейробиологом. Девин выполнил работу в лаборатории доктора Дэйви в Школе биохимии и иммунологии. Девин сказал: «Придумать эту идею и затем развить её в лаборатории доктора Дэйви было невероятным опытом. Это дало мне возможность внести свой вклад в важные исследования в области охраны окружающей среды на раннем этапе моей карьеры, и очень волнительно видеть, как наши результаты публикуются».
Дополнительная информация: Д.М. Сьюард и др., «Нанопластики из полистирола воздействуют на комплексы электрон-транспортных цепей в митохондриях мозга», Журнал «Опасные материалы: Пластик» (2025). DOI: 10.1016/j.hazmp.2025.100003
Предоставлено Тринити-колледжем в Дублине
журнал: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3051060025000034?via%3Dihub Научная статья: «Полистирольные нанопластики воздействуют на комплексы цепей переноса электронов в митохондриях мозга».
— https://doi.org/10.1016/j.hazmp.2025.100003
Основные моменты
- •Нанопластики из полистирола (PS-NP) подавляют дыхание митохондрий мозга.
- •PS-NP повреждают как синаптические, так и несинаптические митохондриальные комплексы.
- •PS-NP избирательно нарушают перенос электронов между комплексами I–III и II–III.
- •Результаты раскрывают новый механизм нейротоксичности PS-NP, связанный с воздействием.
Содержание:
Полистирольные нанопластики (PS-NP), полученные в результате распада пластика из окружающей среды, были обнаружены во многих тканях, включая мозг, что вызывает опасения по поводу их потенциальной нейротоксичности. Митохондриальная дисфункция является отличительной чертой нейродегенеративных заболеваний, старения и воздействия классических нейротоксинов и пестицидов. В этом исследовании мы изучали влияние PS-NP на функцию митохондрий как в несинаптических, так и в синаптических митохондриях, выделенных из мозга крыс. Воздействие PS-NP значительно снижало кислород, специфически нарушая поток электронов между комплексами I-III, II-III и комплексом IV. Интересно, что индивидуальная активность комплекса I или комплекса II не была существенно затронута, что позволяет предположить, что PS-NP избирательно нарушают перенос электронов с комплекса I на комплекс III или с комплекса II на комплекс III. Аналогичное ингибирование потока электронов между комплексами I-III и II-III было выявлено в синаптических митохондриях, что указывает на потенциальную способность нанопластика влиять на синаптическую пластичность. Наши результаты раскрывают митохондриальный механизм нейротоксичности, вызванной PS-NP, и подчеркивают их потенциальный вклад в дефицит энергетического метаболизма мозга, связанный с загрязнителями окружающей среды.
- Загрузить: Загрузить изображение в высоком разрешении (169 КБ)
- Загрузить: Загрузить изображение в полном размере
Ключевые слова
Полистирольные нанопластики — несинаптические митохондрии — синаптические митохондрии — комплексы электрон-транспортной цепи