Ситне честице пластике могу да уђу у мождане ћелије и измене њихов физички развој, при чему најмање честице изазивају најизраженије промене. Нова истраживања откривају да, иако ниски нивои микроскопске полистиренске пластике не убијају мождане ћелије нити спречавају њихову комуникацију, честице величине само 50 нанометара изазивају да нервне гране абнормално расту у дужину.
Ови налази објављени су у часопису NanoImpact, што отвара нова питања о томе како загађење пластиком у животној средини може утицати на неуролошко здравље током времена.
Глобално ширење пластике и њен улазак у организам
Глобална производња пластике наставља да расте сваке године, стварајући огромне количине отпада који се временом разлаже у микроскопске фрагменте. Ови фрагменти могу ући у људско тело кроз воду коју пијемо, храну коју једемо и ваздух који удишемо. Једном у телу, ове ситне честице путују кроз крвоток и могу да се задрже у различитим органима, укључујући плућа, јетру и бубреге.
Пластика и крвно-мождана баријера
Недавна истраживања показују да пластичне честице такође могу да пређу крвно-мождану баријеру. Ова баријера је високо селективна граница ћелија која обично штити мозак од штетних супстанци које циркулишу у крви. Проналажење пластике у можданом ткиву изазвало је широку забринутост због потенцијалних неуролошких ризика.
Ово откриће подстакло је истраживаче да испитају како ови синтетички материјали ступају у интеракцију са осетљивим можданим ћелијама.
Ограничења ранијих истраживања
Већина претходних лабораторијских тестова токсичности пластике користила је изузетно високе дозе или велике пластичне честице. Научници су често тестирали ове огромне дозе на робусним, „бесмртним“ линијама ћелија рака, уместо на нормалном можданом ткиву. Овај приступ оставио је велику празнину у нашем разумевању како реалне количине ситне пластике могу утицати на здраве, развојне мреже мозга.
Дизајн студије Универзитета Источне Финске
Да би попунио ову празнину, тим истраживача са Универзитета Источне Финске дизајнирао је експеримент како би посматрао ефекте ниских доза микроскопске пластике на веома осетљиве мождане ћелије.
Вероника Горовá, докторска истраживачица са Института А. И. Виртанен за молекуларне науке, водила је студију. Горовá и њене колеге су се фокусирале на разумевање како сама величина пластичне честице мења њен биолошки утицај. Они су хипотетисали да ће ситније честице бити лакше апсорбоване од стране ћелија, што ће довести до израженијих биолошких промена него веће честице.
Модел ћелија и експериментални услови
Истраживачи су проучавали примарне кортикалне неуроне, који су специјализоване ћелије узете директно из спољашњег слоја мозга феталних мишева. Неурони су главни преносиоци нервног система, користећи електричне и хемијске сигнале за обраду информација и контролу тела. Коришћењем свежих ћелија уместо лабораторијских линија, тим је направио модел који ближе опонаша како живи мозак реагује на стране материјале.
Излагање пластичним честицама
Да би тестирали своју хипотезу, тим је изложио неуроне ситним куглицама направљеним од полистирена, веома честе врсте пластике која се користи у свему, од амбалаже за храну до грађевинске изолације. Користили су честице у три изузетно мале величине: 50 нанометара, 100 нанометара и 250 нанометара у пречнику.
За поређење, људска длака је широка око 80.000 до 100.000 нанометара, што значи да су чак и највеће од ових честица потпуно невидљиве голим оком.
Неурони су били потопљени у течност која је садржала ове пластичне куглице током 24 сата. Истраживачи су намерно одржавали ниску концентрацију пластике како би симулирали реалнију изложеност из животне средине.
Улазак пластике у ћелије
Након периода излагања, тим је користио напредне микроскопе да погледа унутар неурона. Успели су да уоче честице од 250 нанометара које се акумулирају у телима можданих ћелија. Тим је приметио да како се концентрација пластике у околној течности повећавала, тако се повећавала и количина апсорбоване пластике у ћелијама.
Микроскопи нису могли јасно да визуализују честице од 50 нанометара због њихове изузетно мале величине. Међутим, истраживачи су сумњали да и ове ситне честице улазе у ћелије.
Метаболичка функција и преживљавање ћелија
Да би утврдили да ли пластика штети основном преживљавању неурона, истраживачи су мерили метаболичко здравље ћелија. Открили су да ове ниске дозе не утичу на основну функцију или преживљавање ћелија. Ћелије су наставиле да процесирају енергију нормално и нису показивале знаке одумирања.
Тек када су примењене екстремно високе дозе пластике — далеко изнад планираног опсега — неурони су почели да показују знаке оштећења и смањеног преживљавања.
Промене у облику неурона
Истраживачи су затим испитали да ли пластика утиче на физички облик ћелија. Неурони расту дугачке, танке наставке (неурите), који постају „ожичење“ мозга које повезује различите делове. Правилан раст неурита је кључан за развој мозга и учење.
Коришћењем специјализованог софтвера за снимање, истраживачи су измерили дужину ових грана након излагања пластици. Открили су да су неурони изложени честицама од 50 нанометара развијали дуже гране од оних изложених чистој течности. Ћелије изложене већим честицама (100 и 250 нанометара) нису показале ово абнормално продужење грана.
Генетске промене
Да би разумели шта се дешава на дубљем нивоу, тим је анализирао транскриптом неурона. Транскриптом је комплетан скуп генетских инструкција (РНК молекула) које ћелија активно користи у датом тренутку. Ово омогућава увид у то који се гени активирају или искључују као одговор на стрес.
Генетска анализа открила је суптилне промене у ћелијама изложеним честицама од 50 нанометара. Истраживачи су нашли промене у активности гена који контролишу раст нервних грана и развој ћелија. На пример, одређени ген повезан са продужењем нервних грана, који зависи од калцијума, био је високо активан. Овај генетски помак одговарао је физичком продужењу грана које су приметили под микроскопом.
Електрична комуникација неурона
Насупрот томе, веће честице од 250 нанометара нису изазвале исте генетске промене. Истраживачи су нагласили да је важно разумети да не само концентрација и материјал, већ и величина честица игра улогу.
На крају, научници су проверили да ли пластика ремети електричну комуникацију између неурона. Користили су микроскопске сензорске плоче које могу да детектују електричне импулсе ћелија. Након 24 сата праћења, није уочена промена у брзини или јачини сигнала.
Резултати нису били статистички значајни, што значи да пластика није поуздано променила комуникацију ћелија. Мозак је задржао нормалну електричну активност.
Ограничења студије и будућа истраживања
Истраживачи су навели неколико ограничења: рад је рађен на изолованим ћелијама, без сложености живог мозга; изложеност је трајала само 24 сата; и тестирана је само пластика од полистирена.
Тим планира да настави истраживања са сложенијим моделима и дужим излагањем, како би се приближили реалним условима и боље разумели дугорочни ефекти пластике на људски мозак.
