Даже малые концентрации наночастиц оксида железа, загрязняющих воздух, токсичны для центральной нервной системы (ЦНС). Этот факт установили в своем исследовании ученые Уральского федерального университета (УрФУ), 20 марта сообщает пресс-служба вуза.

То, что высокие дозы и длительное воздействие наночастиц железа оказывают нейротоксическое действие, было неоднократно подтверждено исследованиями на животных.

Эксперименты показали изменение двигательной активности и пространственной памяти, нарушение проницаемости гематоэнцефалического барьера и накопление наночастиц в мозге. Пероральное введение наночастиц железа в общей дозе 5 мг/кг приводило к отеку тканей мозга подопытных животных.

Однако влияние малых доз на ЦНС ранее изучено не было. Ликвидировать этот пробел решили ученые УрФУ, которые экспериментально проверили воздействие низких доз наночастиц оксида железа на мозг крыс.

Исследование велось на базе Екатеринбургского медицинского научного Центра Роспотребнадзора. Результаты работы ученые представили в статье «Анализ экспериментальных данных по изменению различных структур и функций мозга крыс при интраназальном введении наночастиц Fe₂O₃», опубликованной в International Journal of Molecular Sciences.

Главная научная сотрудница лаборатории «Стохастический транспорт наночастиц в живом организме» УрФУ доктор биологических наук Ильзира Минигалиева пояснила важность проведенного исследования:

«На металлургических производствах при многих технологических процессах могут образовываться наночастицы. Их вдыхание пагубно отражается на здоровье человека, ведь даже при низких концентрациях они могут проникать в головной мозг напрямую: через носовую полость, по обонятельному тракту попадая непосредственно в различные структуры головного мозга».

Влияние на центральную нервную систему низких доз оксида железа ученые оценивали в ходе экспериментов на крысах, которым интраназально ввели суспензию с 0,45 мг наночастиц окиси железа. Такое малое количество наночастиц было выбрано именно с целью выяснить, какое действие такие низкие дозы оказывают на нервную систему.

Результаты экспериментов продемонстрировали, что уже при минимальном воздействии частиц Fe₂O₃ на крыс у них изменилось поведение и снизилась общая двигательная активность.

Предположение ученых, что торможение вызвано нарушением проводимости в ЦНС, они подтвердили с помощью электронной микроскопии. Исследование показало, что наночастицы проникли в некоторые структуры головного мозга, было выявлено большое количество аксонов с поврежденной миелиновой оболочкой, а также в клетках головного мозга крыс наблюдалось увеличение патологически измененных митохондрий.

«Все это указывает на проявления нейротоксического действия наночастиц железа на ультраструктурном и субклеточном уровнях. Интересно, что на клеточном и биохимическом уровнях мы не обнаружили никаких выраженных изменений», — пояснила ход эксперимента Ильзира Минигалиева.

Полученные биологами УрФУ данные могут стать основой для разработки профилактических мер развития нейродегенеративных заболеваний у человека.

Дальнейшие исследования научно установленного факта проникновения наночастиц железа в структуры головного мозга крыс будут заключаться в выяснении закономерности распределения частиц по отделам мозга и факторов, влияющих на него, в том числе физические характеристики наночастиц, доза и время их воздействия, а также способ попадания в мозг.

Исследователи намерены изучить корреляцию между наличием наночастиц в тканях, клетках или органеллах и ультраструктурными повреждениями изучаемых биологических объектов.