Esiste un legame tra gli scarichi delle auto e l'Alzheimer?

Il ferro è noto per essere tossico per le cellule cerebrali e si ritiene che piccole particelle di ferro magnetico (magnetite) siano coinvolte nello sviluppo di disturbi neurologici. Ora, per la prima volta, abbiamo identificato l'abbondante presenza di queste particelle altamente reattive nel cervello umano.

Studi precedenti hanno suggerito che ci sono quantità aumentate di magnetite nei cervelli affetti dal morbo di Alzheimer e che queste particelle possono essere collegate allo sviluppo della malattia. Ci chiedevamo se questa maggiore magnetite cerebrale potesse venire dall'inalare l'aria inquinata.

Le particelle molto piccole e rotonde fatte di magnetite (chiamate nanosfere di magnetite) sono abbondanti nell'inquinamento atmosferico della città. Si formano ad alte temperature e si condensano come goccioline ricche di ferro mentre si raffreddano. Queste particelle variano in diametro da meno di 5nm (nanometri) a più di 100nm (per confronto un HIV ha il diametro di 120nm) e sono spesso trovati insieme a particelle di inquinamento costituite da altri metalli.

I veicoli sono una delle principali fonti di queste nanosfere di magnetite. Sono creati dalla combustione del carburante (specialmente diesel), dall'usura del ferro dal blocco motore e dal riscaldamento per attrito dalle pastiglie dei freni. Oltre ad alcune impostazioni professionali, alte concentrazioni di nanoparticelle di inquinamento da magnetite possono essere prodotte al chiuso da caminetti aperti o stufe mal sigillate utilizzate per cucinare o riscaldare.

Le particelle di magnetite più grandi possono essere più di un diametro micrometrico di 10 (circa le dimensioni di una goccia d'acqua) e provenire da fonti industriali, come le centrali elettriche, ma solo particelle di inquinamento di magnetite più piccole di 200nm possono entrare direttamente nel cervello respirando attraverso il naso. Possono quindi viaggiare attraverso le cellule nervose del bulbo olfattivo (vedi illustrazione).


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By-passando la barriera sangue-cervello. Patrick J. Lynch, CC BYBy-passando la barriera sangue-cervello. Patrick J. Lynch, CC BYLa barriera emato-encefalica - la parete cellulare protettiva che impedisce alle sostanze nocive di entrare nel cervello - non protegge da questo tipo di accesso nasale, quindi queste piccole particelle possono entrare nel cervello relativamente senza impedimenti. Dopo che le nanoparticelle entrano in queste aree olfattive, possono diffondersi in altre parti del cervello, inclusi l'ippocampo e la corteccia cerebrale, che sono regioni colpite dal morbo di Alzheimer.

La presenza nel cervello della magnetite potrebbe innescare eventi che portano alla malattia neurodegenerativa. La magnetite contiene un mix di due tipi di ferro, chiamato ferrico e ferro ferroso. Il ferro ferroso ha dimostrato di essere un catalizzatore efficace per la produzione di molecole molto reattive e dannose chiamate "specie reattive dell'ossigeno". È noto il danno cerebrale dovuto a questi tipi di molecole si verificano molto presto nel corso del morbo di Alzheimer.

Un cambiamento chiave nel cervello in questa malattia è la formazione di "placche senili", Che sono grumi di proteine ​​anormali trovate tra le cellule nervose. È stato scoperto che particelle di magnetite sono direttamente associate a queste particelle placche senilie per migliorare la tossicità della proteina che si trova al centro di ciascuno.

Per esaminare se la magnetite proveniente da fonti esterne potesse esistere nel cervello umano, abbiamo usato tecniche magnetiche, microscopiche elettroniche e altre tecniche per esaminare i campioni cerebrali dai cadaveri 37 - dai tre anni agli 92 anni al momento della morte - che avevano vissuto a Città del Messico oa Manchester, UK. Abbiamo scoperto che molti dei campioni di cervello altamente magnetico provenivano da persone di età inferiore a 40 di Città del Messico che erano stati esposti ad alti livelli di inquinamento atmosferico, e nei casi di Manchester più vecchi (oltre 65 anni dopo la morte) con malattia di Alzheimer da moderata a severa .

La maggior parte delle particelle di magnetite nei campioni cerebrali erano sferiche e di dimensioni e forma diverse dalle particelle di magnetite che si trovano naturalmente nelle persone e negli animali. Hanno un diametro variabile da 5nm a 150nm e sono stati trovati insieme a nanoparticelle contenenti altri metalli, come platino, nichel e cobalto, che non si sarebbero verificati naturalmente nel cervello. Abbiamo anche estratto le particelle di magnetite dal cervello usando un enzima. L'enzima sciolse il tessuto cerebrale e lasciò intatte le particelle di magnetite. Queste particelle sono state quindi estratte usando un magnete. Le particelle erano un sorprendente abbinamento per le nanosfere di magnetite trovate nell'inquinamento atmosferico.

Poiché meno del 5% dei casi di malattia di Alzheimer sono ereditati direttamente, è probabile che l'ambiente giochi un ruolo importante nella malattia. A causa della loro combinazione di essere molto piccoli, noti per essere tossici per il cervello, e molto comunemente trovati nell'inquinamento atmosferico, le nanoparticelle di inquinamento da magnetite devono essere esaminate come un possibile rischio per le malattie del cervello, compreso l'Alzheimer. Se viene scoperto un legame con la salute umana, ciò avrebbe importanti implicazioni per le leggi che limitano l'esposizione a questo tipo di inquinamento atmosferico.

Riguardo agli Autori

Barbara Maher, Professore, Scienze ambientali, Università di Lancaster. Co-direttore del centro leader mondiale per il magnetismo ambientale e il paleomagnetismo di Lancaster

David Allso, professore di neuroscienze, Università di Lancaster

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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