Wetenschappers ontdekken hoe nanoplastics hersenenergetabolisme verstoren

Wetenschappers van het Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI) hebben ontdekt hoe nanoplastics – zelfs kleiner dan microplastics – het energiemetabolisme in hersencellen storen. Hun bevindingen kunnen gevolgen hebben voor een beter begrip van neurodegeneratieve ziekten die worden gekenmerkt door afnemende neurologische of hersenfunctie en zelfs nieuw licht werpen op problemen met leren en geheugen.

De studie, geleid door Dr. Gavin Davey en niet -gegradueerde Devin Seward van Trinity’s School of Biochemistry and Immunology, heeft het specifieke mechanisme onthuld waarmee deze kleine nanoplastics de energieproductie in de hersenen in een diermodel kunnen verstoren. De bevindingen, onlangs gepubliceerd in de Journal of Hazardous Materialen: kunststoffenbieden nieuwe inzichten in de potentiële gezondheidsrisico’s van milieuplastics.

Polystyreen nanoplastics (PS-NP’s) worden geproduceerd wanneer grotere kunststoffen in de omgeving afbreken. Deze deeltjes zijn gedetecteerd in meerdere organen in het lichaam, inclusief de hersenen, waardoor groeiende bezorgdheid over hun mogelijke rol bij neurologische ziekten wekt.

Het Trinity -team concentreerde zich op mitochondria, die van cruciaal belang zijn voor het produceren van de energie die nodig is voor de hersenfunctie. Mitochondriale disfunctie is een bekend kenmerk van neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson en Alzheimer, evenals normale veroudering.

Door mitochondriën van hersencellen te isoleren, toonden de onderzoekers aan dat blootstelling aan PS-NP’s specifiek de “elektrontransportketen”, een vereenvoudigde term voor de set eiwitcomplexen die samenwerken, verstoorde om cellulaire energie te genereren in de vorm van ATP. Hoewel individuele mitochondriale complexen I en II niet direct werden aangetast, werd de elektronenoverdracht tussen complexen I – III en II – III, evenals de activiteit van complex IV, aanzienlijk geremd.

En hoewel sommige van de concentraties van PS-NP’s die in de studie werden gebruikt, hoger waren dan de huidige schattingen van de menselijke blootstelling, ontdekten de wetenschappers dat elektronenoverdracht tussen complex I-III en complex II-III in veel lagere concentraties potentaal werd geremd, wat suggereert dat milieu-relevante blootstellingen ook de bio-eergetische functie over chronische tijdsframes konden beïnvloeden.

Interessant is dat dezelfde brede effecten werden gezien in synaptische mitochondriën, die essentieel zijn voor communicatie tussen hersencellen. Dit suggereert dat nanoplastics ook de synaptische plasticiteit kunnen verstoren, een proces dat fundamenteel is voor leren en geheugen.

Dr. Gavin Davey, die is gevestigd in het Trinity Biomedical Sciences Institute, zei: “Belangrijker nog, de opkomst van synthetische kunststoffen in het midden van de 20e eeuw viel samen met een verhoogde wereldwijde blootstelling aan nanoplastics, dus dit nieuw ontdekte mitochondriaal mechanisme van nanoplastische mechanisme van nanoplastische neurotoxiciteit kan daarom een ​​aantal neurotoxiciteit van neurotoxiciteit van neurotoxiciteit van neurotoxiciteit, waarschijnlijk hebben. het toevoegen van een omgevingsdimensie aan de bekende genetische en levensstijlrisicofactoren. “

“Onze resultaten hier tonen een duidelijk mitochondriaal mechanisme waardoor nanoplastics het metabolisme van de hersenenergie kunnen beïnvloeden. Dit kan daarom belangrijke implicaties hebben voor hoe milieuverontreinigende stoffen bijdragen aan neurologische ziekten en veroudering.”

Het project werd oorspronkelijk bedacht door Devin in 2023, tijdens zijn tijd als student neurowetenschappen. Devin voerde het werk uit in het laboratorium van Dr. Davey in de School of Biochemistry and Immunology.

Devin zei: “Het bedenken van dit idee en het vervolgens kunnen ontwikkelen in het lab van Dr. Davey is een ongelooflijke ervaring geweest. Het heeft me de kans gegeven om bij te dragen aan belangrijk onderzoek naar milieugezondheid in een vroeg stadium van mijn carrière, en het is opwindend om onze bevindingen te zien gepubliceerd.”