Sitne čestice plastike mogu da uđu u moždane ćelije i izmene njihov fizički razvoj, pri čemu najmanje čestice izazivaju najizraženije promene. Nova istraživanja otkrivaju da, iako niski nivoi mikroskopske polistirenske plastike ne ubijaju moždane ćelije niti sprečavaju njihovu komunikaciju, čestice veličine samo 50 nanometara izazivaju da nervne grane abnormalno rastu u dužinu.
Ovi nalazi objavljeni su u časopisu NanoImpact, što otvara nova pitanja o tome kako zagađenje plastikom u životnoj sredini može uticati na neurološko zdravlje tokom vremena.
Globalno širenje plastike i njen ulazak u organizam
Globalna proizvodnja plastike nastavlja da raste svake godine, stvarajući ogromne količine otpada koji se vremenom razlaže u mikroskopske fragmente. Ovi fragmenti mogu ući u ljudsko telo kroz vodu koju pijemo, hranu koju jedemo i vazduh koji udišemo. Jednom u telu, ove sitne čestice putuju kroz krvotok i mogu da se zadrže u različitim organima, uključujući pluća, jetru i bubrege.
Plastika i krvno-moždana barijera
Nedavna istraživanja pokazuju da plastične čestice takođe mogu da pređu krvno-moždanu barijeru. Ova barijera je visoko selektivna granica ćelija koja obično štiti mozak od štetnih supstanci koje cirkulišu u krvi. Pronalaženje plastike u moždanom tkivu izazvalo je široku zabrinutost zbog potencijalnih neuroloških rizika.
Ovo otkriće podstaklo je istraživače da ispitaju kako ovi sintetički materijali stupaju u interakciju sa osetljivim moždanim ćelijama.
Ograničenja ranijih istraživanja
Većina prethodnih laboratorijskih testova toksičnosti plastike koristila je izuzetno visoke doze ili velike plastične čestice. Naučnici su često testirali ove ogromne doze na robusnim, „besmrtnim“ linijama ćelija raka, umesto na normalnom moždanom tkivu. Ovaj pristup ostavio je veliku prazninu u našem razumevanju kako realne količine sitne plastike mogu uticati na zdrave, razvojne mreže mozga.
Dizajn studije Univerziteta Istočne Finske
Da bi popunio ovu prazninu, tim istraživača sa Univerziteta Istočne Finske dizajnirao je eksperiment kako bi posmatrao efekte niskih doza mikroskopske plastike na veoma osetljive moždane ćelije.
Veronika Gorová, doktorska istraživačica sa Instituta A. I. Virtanen za molekularne nauke, vodila je studiju. Gorová i njene kolege su se fokusirale na razumevanje kako sama veličina plastične čestice menja njen biološki uticaj. Oni su hipotetisali da će sitnije čestice biti lakše apsorbovane od strane ćelija, što će dovesti do izraženijih bioloških promena nego veće čestice.
Model ćelija i eksperimentalni uslovi
Istraživači su proučavali primarne kortikalne neurone, koji su specijalizovane ćelije uzete direktno iz spoljašnjeg sloja mozga fetalnih miševa. Neuroni su glavni prenosioci nervnog sistema, koristeći električne i hemijske signale za obradu informacija i kontrolu tela. Korišćenjem svežih ćelija umesto laboratorijskih linija, tim je napravio model koji bliže oponaša kako živi mozak reaguje na strane materijale.
Izlaganje plastičnim česticama
Da bi testirali svoju hipotezu, tim je izložio neurone sitnim kuglicama napravljenim od polistirena, veoma česte vrste plastike koja se koristi u svemu, od ambalaže za hranu do građevinske izolacije. Koristili su čestice u tri izuzetno male veličine: 50 nanometara, 100 nanometara i 250 nanometara u prečniku.
Za poređenje, ljudska dlaka je široka oko 80.000 do 100.000 nanometara, što znači da su čak i najveće od ovih čestica potpuno nevidljive golim okom.
Neuroni su bili potopljeni u tečnost koja je sadržala ove plastične kuglice tokom 24 sata. Istraživači su namerno održavali nisku koncentraciju plastike kako bi simulirali realniju izloženost iz životne sredine.
Ulazak plastike u ćelije
Nakon perioda izlaganja, tim je koristio napredne mikroskope da pogleda unutar neurona. Uspeli su da uoče čestice od 250 nanometara koje se akumuliraju u telima moždanih ćelija. Tim je primetio da kako se koncentracija plastike u okolnoj tečnosti povećavala, tako se povećavala i količina apsorbovane plastike u ćelijama.
Mikroskopi nisu mogli jasno da vizualizuju čestice od 50 nanometara zbog njihove izuzetno male veličine. Međutim, istraživači su sumnjali da i ove sitne čestice ulaze u ćelije.
Metabolička funkcija i preživljavanje ćelija
Da bi utvrdili da li plastika šteti osnovnom preživljavanju neurona, istraživači su merili metaboličko zdravlje ćelija. Otkrili su da ove niske doze ne utiču na osnovnu funkciju ili preživljavanje ćelija. Ćelije su nastavile da procesiraju energiju normalno i nisu pokazivale znake odumiranja.
Tek kada su primenjene ekstremno visoke doze plastike — daleko iznad planiranog opsega — neuroni su počeli da pokazuju znake oštećenja i smanjenog preživljavanja.
Promene u obliku neurona
Istraživači su zatim ispitali da li plastika utiče na fizički oblik ćelija. Neuroni rastu dugačke, tanke nastavke (neurite), koji postaju „ožičenje“ mozga koje povezuje različite delove. Pravilan rast neurita je ključan za razvoj mozga i učenje.
Korišćenjem specijalizovanog softvera za snimanje, istraživači su izmerili dužinu ovih grana nakon izlaganja plastici. Otkrili su da su neuroni izloženi česticama od 50 nanometara razvijali duže grane od onih izloženih čistoj tečnosti. Ćelije izložene većim česticama (100 i 250 nanometara) nisu pokazale ovo abnormalno produženje grana.
Genetske promene
Da bi razumeli šta se dešava na dubljem nivou, tim je analizirao transkriptom neurona. Transkriptom je kompletan skup genetskih instrukcija (RNK molekula) koje ćelija aktivno koristi u datom trenutku. Ovo omogućava uvid u to koji se geni aktiviraju ili isključuju kao odgovor na stres.
Genetska analiza otkrila je suptilne promene u ćelijama izloženim česticama od 50 nanometara. Istraživači su našli promene u aktivnosti gena koji kontrolišu rast nervnih grana i razvoj ćelija. Na primer, određeni gen povezan sa produženjem nervnih grana, koji zavisi od kalcijuma, bio je visoko aktivan. Ovaj genetski pomak odgovarao je fizičkom produženju grana koje su primetili pod mikroskopom.
Električna komunikacija neurona
Nasuprot tome, veće čestice od 250 nanometara nisu izazvale iste genetske promene. Istraživači su naglasili da je važno razumeti da ne samo koncentracija i materijal, već i veličina čestica igra ulogu.
Na kraju, naučnici su proverili da li plastika remeti električnu komunikaciju između neurona. Koristili su mikroskopske senzorske ploče koje mogu da detektuju električne impulse ćelija. Nakon 24 sata praćenja, nije uočena promena u brzini ili jačini signala.
Rezultati nisu bili statistički značajni, što znači da plastika nije pouzdano promenila komunikaciju ćelija. Mozak je zadržao normalnu električnu aktivnost.
Ograničenja studije i buduća istraživanja
Istraživači su naveli nekoliko ograničenja: rad je rađen na izolovanim ćelijama, bez složenosti živog mozga; izloženost je trajala samo 24 sata; i testirana je samo plastika od polistirena.
Tim planira da nastavi istraživanja sa složenijim modelima i dužim izlaganjem, kako bi se približili realnim uslovima i bolje razumeli dugoročni efekti plastike na ljudski mozak.
