Нанопластик разрушает «кишечник–печень–мозг»: новая угроза при болезни Альцгеймера

Учёные из Monash University (Австралия) и South China University of Technology (Китай) опубликовали в Environmental Science & Technology подробное доклиническое исследование, демонстрирующее, что эквивалентные уровням фонового загрязнения дозы полистирольного нанопластика (PSNP) могут не только усиливать классические мозговые проявления болезни Альцгеймера (БА), но и распространять патологию за пределы центральной нервной системы по оси «кишечник–печень–мозг».

Предпосылки

Пластиковое загрязнение — универсальный экологический фактор, и нанопластики (<100 нм) проникают во все экосистемы. Их влияние на здоровье в последние годы вызывает серьёзную озабоченность, но связи с нейродегенеративными заболеваниями исследованы слабо.

Модель и дизайн

• Животная модель: трансгенные мыши APP/PS1, воспроизводящие ключевые маркёры БА (накопление β-амилоида, тау-патология).
• Экпозиция: приём PSNP диаметром 50 нм в питьевой воде на уровне 0,1–1 мг/кг в день в течение 12 недель — реалистичный диапазон для человека .
• Оценка когнитивных функций: тест на лабиринт Морриса и объектные распознавания.
  • Тканевые анализы:
  • Иммуногистохимия мозга (маркетры Iba1, GFAP, β-амилоид, p-тау)
  • 16S рРНК-секвенирование фекалий для микробиоты
  • Гистология печени (HE-окраска, Oil Red O)
  • Системный профиль цитокинов в плазме (ELISA для IL-6, TNF-α)

Ключевые результаты

1. Ускоренное нейровоспаление и нейродегенерация

• Микроглиальный и астроцитарный ответ: количество Iba1⁺ микроглии и GFAP⁺ астроцитов в гиппокампе и коре возросло на 45–60 % по сравнению с неэкспонированными APP/PS1 (p<0,01).
• Амилоидные бляшки и p-тау: площадь бляшек выросла на 35 %, а уровень фосфорилированного тау (p-tau) — на 28 % (p<0,05).
• Когнитивный дефицит: в лабиринте Морриса время поиска скрытой платформы увеличилось на 40 %, а при тесте на распознавание объектов дискриминационный индекс упал на 30 % (p<0,01).

2. Дисбиоз кишечника и «leaky gut»

• Снижение α-разнообразия: индекс Шеннона в микробиоте снизился на 20 % (p<0,05).
• Рост провоспалительных родов: увеличение Escherichia/Shigella и Enterococcus на 60 %, тогда как полезные Lactobacillus упали на 45 %.
• Барьерная функция кишечника: экспрессия белка ZO-1 в эпителии снизилась на 50 %, что сопровождалось повышением уровней липополисахаридов (LPS) в плазме на 2-кратный объём (p<0,01).

3. Поражение печени и системное воспаление

• Степень стеатоза: по окраске Oil Red O доля жировых включений в печени выросла в 3,5 раза.
• Гепатитоподобные изменения: увеличение инфильтрации фагоцитов и фиброз без алкоголя.
• Системные цитокины: IL-6 и TNF-α в плазме повысились на 2,0 и 1,8 раза соответственно (p<0,01).

Механизм осевого распространения

Исследователи предлагают, что нанопластик нарушает микробиоту, вызывая «протекание» кишечника и транслокацию бактериальных эндотоксинов в печень. Там формируется метаболическое и воспалительное повреждение, которое ослабляет способность печени детоксифицировать нейротоксины и усиливает системный уровень провоспалительных медиаторов. Эти факторы, поступая в мозг, запускают и ускоряют классические нейродегенеративные процессы при БА.

Заявления авторов

«Наши данные впервые демонстрируют, что нанопластик действует не локально, а системно, усугубляя не только церебральные, но и печёночные и кишечные аспекты болезни Альцгеймера», — говорит проф. Pu Chun Ke, старший автор. «Это подчеркивает настоятельную потребность в ограничении экспозиции наночастиц в окружающей среде и в исследовании мер защиты барьерных тканей организма».

В дискуссии авторы подчёркивают следующие ключевые моменты:

• Системный эффект нанопластика.
  «Наши данные показывают, что даже экологически реалистичные уровни полистирольного нанопластика не ограничиваются локальным нейротоксичным действием, но запускают каскад воспалительных и метаболических нарушений по оси “кишечник–печень–мозг”», — отмечает профессор Pu Chun Ke.

• Разрушение барьерных функций.
  «Нарушение целостности эпителия кишечника и последующая транслокация микробных эндотоксинов в системный кровоток значительно усугубляют не только печёночные, но и нейровоспалительные процессы», — подчёркивает соавтор д-р Li Wang.

• Необходимость экологического контроля.
  «Наши результаты требуют пересмотра допустимых норм нанопластика в питьевой воде и пищевых продуктах, а также стимулируют разработку барьерных и пробиотических стратегий защиты от их вредного воздействия», — заявляет д-р Mei Zhang.

Перспективы и рекомендации

• Экологический контроль: ужесточение допустимых норм нанопластика в питьевой воде и пищевой цепи.
• Медицинское мониторирование: у пациентов со СCН-деменцией оценивать состояние кишечника и печени на предмет дисбиоза и неалкогольного стеатогепатита.
• Дальнейшие исследования: оценить влияние других видов нанопластика (PET, PVC) и возможность нейропротекции через пробиотики или барьерную терапию.

Это исследование ставит нанопластик в ранг новых факторов риска системных и нейродегенеративных заболеваний, требующих немедленного внимания как экологов, так и медиков.