Как «вечные химикаты» влияют на мозг: ответ ученых
Химические соединения, известные как пер- и полифторированные алкильные вещества (PFAS), получили прозвище «вечные химикаты» за свою способность сохраняться в окружающей среде — воде, почве и даже в человеческом мозге. Эта уникальная способность проникать через гематоэнцефалический барьер и накапливаться в тканях мозга вызывает особую тревогу, но механизмы нейротоксического воздействия таких соединений все еще требуют более глубокого изучения.
Новое исследование, проведенное учеными из Университета в Буффало, помогло сделать шаг к пониманию влияния этих повсеместно встречающихся веществ на мозг. Специалисты идентифицировали 11 генов, которые могут играть ключевую роль в реакции мозга на воздействие PFAS. Многие из них связаны с процессами, жизненно важными для здоровья нейронов. Они показали стабильные изменения в своей экспрессии при контакте с различными «вечными химикатами». Например, одно из таких соединений уменьшало экспрессию гена, необходимого для выживания нервных клеток, в то время как связанный с их гибелью, наоборот, активировался.
«Наши результаты указывают на то, что эти гены могут стать маркерами для обнаружения и мониторинга нейротоксичности, вызванной PFAS», — поясняет автор работы Гунес Экин Атилла-Геккюмен. Исследование также выявило сотни других генов, экспрессия которых изменялась в зависимости от структуры конкретного соединения. Это говорит о том, что уникальные молекулярные характеристики каждого вида химикатов играют важную роль в их воздействии на клетки.
Особое внимание привлекло соединение перфтороктановая кислота (PFOA), которое ранее широко использовалось, например, в производстве антипригарных покрытий. Это вещество оказалось наиболее разрушительным из шести протестированных. Несмотря на его относительно низкое накопление в клетках, оно изменило экспрессию почти 600 генов, в том числе тех, которые участвуют в развитии синапсов и функционировании нейронов. Для сравнения, другие соединения PFAS вызвали изменения не более чем в 147 генах.
Ученые также изучили, как PFAS влияют на липиды — молекулы, играющие ключевую роль в структуре клеточных мембран. Выяснилось, что они вызывают незначительные, но различимые изменения в составе, что в свою очередь влияло на важные биологические процессы: сигналы гипоксии, окислительный стресс, синтез белков и обмен аминокислот. Эти механизмы жизненно важны для функционирования и развития нейронов.
Выявленные 11 генов, которые демонстрировали одинаковую реакцию на все соединения PFAS, дают исследователям возможность точнее оценивать воздействие этих веществ. Один из таких генов, снижающий свою активность под воздействием PFAS, известен как нейротрофический фактор мезенцефальных астроцитов. Он играет важную роль в выживании нервных клеток и способен обратимо снижать симптомы нейродегенеративных заболеваний у животных. В то же время другой ген, активирующийся при воздействии PFAS, связан с клеточной гибелью нейронов. «Эти гены могут стать надежными маркерами воздействия PFAS, но требуется дальнейшая работа, чтобы понять, как они реагируют на другие виды этих соединений», — добавляет Атилла-Геккюмен.
Несмотря на вред PFAS, полностью отказаться от них пока невозможно. Эти вещества могут быть заменены в некоторых областях, например в упаковке для продуктов питания, но в таких сферах, как производство полупроводников или тушение пожаров, их использование остается безальтернативным. Поэтому важно понимать, какие соединения оказывают самое значительное воздействие и как можно смягчить его последствия. Например, ученые изучают соединения с короткой цепью, которые меньше накапливаются в организме и окружающей среде. Однако их более низкая устойчивость может сопровождаться снижением эффективности, что также требует оценки потенциальных рисков.
«Наше исследование — это важный шаг к созданию более безопасных альтернатив PFAS, — подытоживает Атилла-Геккюмен. — Оно помогает выявить наиболее вредные соединения и приоритетно искать их замену, сохраняя при этом баланс между безопасностью и эффективностью».
Ранее ученые обнаружили микропластик в большинстве морепродуктов.
