ธาตุเหล็กเป็นที่รู้จักว่าเป็นพิษต่อเซลล์สมอง และเชื่อว่าอนุภาคเหล็กแม่เหล็กขนาดเล็ก (แม่เหล็ก) มีส่วนเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของความผิดปกติทางระบบประสาท ตอนนี้เป็นครั้งแรกที่เรามี ระบุ การมีอยู่อย่างมากมายของอนุภาคที่มีปฏิกิริยาสูงเหล่านี้ในสมองของมนุษย์

การศึกษาก่อนหน้า มีข้อเสนอแนะ ว่ามีแมกนีไทต์เพิ่มขึ้นในสมองที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ และอนุภาคเหล่านี้อาจเชื่อมโยงกับการพัฒนาของโรค เราสงสัยว่าแม่เหล็กในสมองที่เพิ่มขึ้นนี้อาจเกิดจากการสูดอากาศที่ปนเปื้อนเข้าไปหรือไม่

อนุภาคทรงกลมขนาดเล็กมากที่ทำจากแมกนีไทต์ (เรียกว่าแมกนีไทต์นาโนสเฟียร์) มีมลพิษทางอากาศมากมายในเมือง ก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิสูงและควบแน่นเป็นหยดที่อุดมด้วยธาตุเหล็กเมื่อเย็นตัวลง อนุภาคเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่น้อยกว่า 5 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ไปจนถึงมากกว่า 100 นาโนเมตร (สำหรับการเปรียบเทียบว่าเอชไอวีมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 120 นาโนเมตร) และมักพบร่วมกับอนุภาคมลพิษที่ทำจากโลหะอื่นๆ

ยานพาหนะเป็นแหล่งสำคัญของแม่เหล็กนาโนสเฟียร์เหล่านี้ เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (โดยเฉพาะน้ำมันดีเซล) การสึกหรอของเหล็กจากบล็อกเครื่องยนต์ และความร้อนจากแรงเสียดทานจากผ้าเบรก นอกเหนือจากสถานที่ประกอบอาชีพบางอย่างแล้ว อนุภาคนาโนที่มีมลพิษแมกนีไทต์ที่มีความเข้มข้นสูงอาจถูกสร้างขึ้นภายในอาคารโดยใช้ไฟแบบเปิดหรือเตาที่ปิดสนิทซึ่งใช้สำหรับทำอาหารหรือให้ความร้อน

อนุภาคแมกนีไทต์ขนาดใหญ่อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 10 ไมโครเมตร (ประมาณขนาดของหยดน้ำในเมฆ) และมาจากแหล่งอุตสาหกรรม เช่น โรงไฟฟ้า แต่มีเพียงอนุภาคมลพิษแมกนีไทต์ที่มีขนาดเล็กกว่า 200 นาโนเมตรเท่านั้นที่สามารถเข้าสู่สมองได้โดยตรงโดยการหายใจ ผ่านทางจมูก จากนั้นพวกมันสามารถเดินทางผ่านเซลล์ประสาทของหลอดรับกลิ่น (ดูภาพประกอบ)

โดยผ่านอุปสรรคเลือดสมอง แพทริค เจ. ลินช์ CC BYผนังกั้นเลือดและสมอง ซึ่งเป็นผนังเซลล์ป้องกันที่ป้องกันสารอันตรายเข้าสู่สมอง ไม่ได้ป้องกันการเข้าทางจมูกประเภทนี้ ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้จึงสามารถเข้าสู่สมองได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง หลังจากที่อนุภาคนาโนเข้าสู่บริเวณรับกลิ่นเหล่านี้ พวกมันสามารถแพร่กระจายไปยังส่วนอื่นๆ ของสมอง รวมทั้งฮิบโปแคมปัสและเยื่อหุ้มสมอง ซึ่งเป็นบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากโรคอัลไซเมอร์

การปรากฏตัวของแม่เหล็กในสมองอาจทำให้เกิดเหตุการณ์ที่นำไปสู่โรคทางระบบประสาท แมกนีไทต์ประกอบด้วยธาตุเหล็ก XNUMX ชนิด เรียกว่าเหล็กเฟอริกและเหล็กเฟอร์รัส ธาตุเหล็กได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาและทำลายล้างสูง ซึ่งเรียกว่า "ชนิดของออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยา" ความเสียหายของสมองเนื่องจากโมเลกุลประเภทนี้เป็นที่ทราบกันดีว่า เกิดขึ้นเร็วมาก ในโรคอัลไซเมอร์

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสมองในโรคนี้คือการก่อตัวของ “โล่ชรา” ซึ่งเป็นกลุ่มของโปรตีนผิดปกติที่พบระหว่างเซลล์ประสาท พบว่าอนุภาคแมกนีไทต์มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับสิ่งเหล่านี้ โล่ชราและเพื่อเสริมความเป็นพิษของโปรตีนที่อยู่ตรงกลางของแต่ละคน

เพื่อตรวจสอบว่าอาจมีแมกนีไทต์จากแหล่งภายนอกในสมองของมนุษย์หรือไม่ เราใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแม่เหล็ก และเทคนิคอื่นๆ เพื่อตรวจสอบตัวอย่างสมองจากซากศพ 37 ศพ ซึ่งมีอายุระหว่าง 92 ถึง 40 ปี ณ เวลาที่เสียชีวิต ซึ่งเคยอาศัยอยู่ในเม็กซิโกซิตี้หรือในแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร เราพบว่าตัวอย่างสมองที่มีสนามแม่เหล็กสูงจำนวนมากมาจากผู้ที่มีอายุต่ำกว่า 65 ปีจากเม็กซิโกซิตี้ซึ่งเคยสัมผัสกับมลพิษทางอากาศในระดับสูง และในผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่าในแมนเชสเตอร์ (อายุมากกว่า XNUMX ปี) ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ระดับปานกลางถึงรุนแรง .

อนุภาคแมกนีไทต์ส่วนใหญ่ในตัวอย่างสมองมีลักษณะเป็นทรงกลม โดยมีขนาดและรูปร่างแตกต่างจากอนุภาคแมกนีไทต์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในคนและสัตว์ พวกมันมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 5 นาโนเมตรถึง 150 นาโนเมตร และพบร่วมกับอนุภาคนาโนที่มีโลหะอื่นๆ เช่น แพลตตินั่ม นิกเกิล และโคบอลต์ ซึ่งจะไม่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสมอง นอกจากนี้เรายังสกัดอนุภาคแมกนีไทต์ออกจากสมองโดยใช้เอนไซม์ เอนไซม์ละลายเนื้อเยื่อสมองและปล่อยให้อนุภาคแมกนีไทต์ไม่เสียหาย อนุภาคเหล่านี้ถูกดึงออกมาโดยใช้แม่เหล็ก อนุภาคเหล่านี้เข้ากันได้ดีกับแม่เหล็กนาโนสเฟียร์ที่พบในมลพิษทางอากาศ

เนื่องจากน้อยกว่า 5% ของผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์เป็นกรรมพันธุ์โดยตรง จึงมีแนวโน้มว่าสิ่งแวดล้อมจะมีบทบาทสำคัญในโรคนี้ เนื่องจากการรวมกันของพวกมันที่มีขนาดเล็กมาก เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นพิษต่อสมอง และมักพบในมลพิษทางอากาศ อนุภาคนาโนของมลพิษจากสนามแม่เหล็กจึงจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบว่าเป็นความเสี่ยงที่เป็นไปได้สำหรับโรคทางสมอง ซึ่งรวมถึงโรคอัลไซเมอร์ด้วย หากมีการค้นพบความเชื่อมโยงต่อสุขภาพของมนุษย์ สิ่งนี้จะมีนัยสำคัญสำหรับกฎหมายที่จำกัดการสัมผัสกับมลพิษทางอากาศประเภทนี้

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Barbara Maher ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยแลงคาสเตอร์ ผู้อำนวยการร่วมของศูนย์ชั้นนำระดับโลกด้านแม่เหล็กสิ่งแวดล้อมและสนามแม่เหล็กโลกของแลงคาสเตอร์

David Allso ศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยา มหาวิทยาลัยแลงคาสเตอร์

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน