Se sabe que el hierro es tóxico para las células cerebrales, y se cree que pequeñas partículas magnéticas de hierro (magnetita) están involucradas en el desarrollo de trastornos neurológicos. Ahora, por primera vez, tenemos no haber aun identificado una solucion para el problema la presencia abundante de estas partículas altamente reactivas en cerebros humanos.
Estudios previos han sugerido que hay cantidades aumentadas de magnetita en cerebros afectados por Alzheimer, y que estas partículas pueden estar relacionadas con el desarrollo de la enfermedad. Nos preguntamos si esta magnetita cerebral aumentada podría provenir de la inhalación de aire contaminado.
Muy pequeñas, partículas redondas hechas de magnetita (llamadas nanoesferas de magnetita) son abundantes en la contaminación del aire de la ciudad. Se forman a altas temperaturas y se condensan como gotitas ricas en hierro a medida que se enfrían. Estas partículas varían en diámetro desde menos de 5nm (nanómetros) a más de 100nm (para comparación, un VIH tiene un diámetro de 120nm) y se encuentran a menudo junto con partículas de contaminación hechas de otros metales.
Los vehículos son una fuente importante de estas nanoesferas de magnetita. Se crean mediante la combustión de combustible (especialmente el diesel), el desgaste del hierro del bloque del motor y el calentamiento por fricción de las pastillas de freno. Además de algunos entornos ocupacionales, se pueden producir altas concentraciones de nanopartículas de contaminación por magnetita en el interior mediante fuegos abiertos o estufas mal selladas que se usan para cocinar o calentar.
Las partículas de magnetita más grandes pueden tener más de 10 micrómetros de diámetro (aproximadamente del tamaño de una gota de agua en la nube) y provienen de fuentes industriales, como centrales eléctricas, pero solo partículas de contaminación de magnetita que son más pequeñas que 200nm pueden ingresar al cerebro directamente al respirar adentro por la nariz Luego pueden viajar a través de las células nerviosas del bulbo olfatorio (ver ilustración).
Pasando por alto la barrera hematoencefálica. Patrick J. Lynch, CC BYLa barrera hematoencefálica, la pared protectora de la célula que impide que sustancias nocivas entren en el cerebro, no protege contra este tipo de entrada nasal, por lo que estas partículas pequeñas pueden ingresar al cerebro sin impedimentos. Después de que las nanopartículas ingresan a estas áreas olfativas, pueden diseminarse a otras partes del cerebro, incluido el hipocampo y la corteza cerebral, que son regiones afectadas por la enfermedad de Alzheimer.
La presencia en el cerebro de magnetita podría desencadenar eventos que conducen a enfermedades neurodegenerativas. Magnetita contiene una mezcla de dos tipos de hierro, llamado hierro férrico y ferroso. Se ha demostrado que el hierro ferroso es un catalizador eficaz para la producción de moléculas muy reactivas y dañinas llamadas "especies reactivas del oxígeno". Se sabe que el daño cerebral debido a este tipo de moléculas ocurrir muy temprano en el curso de la enfermedad de Alzheimer.
Un cambio clave en el cerebro en esta enfermedad es la formación de "placas seniles", Que son grupos de proteínas anormales que se encuentran entre las células nerviosas. Se ha encontrado que las partículas de magnetita están directamente asociadas con estos placas senilesy para mejorar la toxicidad de la proteína que se encuentra en el centro de cada uno.
Para examinar si la magnetita de fuentes externas podría existir en cerebros humanos, utilizamos técnicas magnéticas, microscópicas electrónicas y otras para examinar muestras de cerebro de cadáveres 37 - de tres años a 92 en el momento de la muerte - que habían vivido en la Ciudad de México o en Manchester, REINO UNIDO. Encontramos que muchas de las muestras cerebrales altamente magnéticas provenían de personas menores de 40 de la Ciudad de México que habían estado expuestas a altos niveles de contaminación atmosférica y en casos más antiguos de Manchester (más de 65 años de fallecimiento) con enfermedad de Alzheimer de moderada a grave .
La mayoría de las partículas de magnetita en las muestras cerebrales eran esféricas y de tamaño y forma diferentes a las partículas de magnetita que ocurren de forma natural en personas y animales. Tenían un diámetro de 5nm a 150nm y se encontraron junto con nanopartículas que contienen otros metales, como el platino, el níquel y el cobalto, que no ocurrirían naturalmente en el cerebro. También extrajimos las partículas de magnetita de los cerebros usando una enzima. La enzima disolvió el tejido cerebral y dejó intactas las partículas de magnetita. Estas partículas se extrajeron utilizando un imán. Las partículas fueron una combinación sorprendente para las nanoesferas de magnetita que se encuentran en la contaminación del aire.
Como menos del 5% de los casos de la enfermedad de Alzheimer se heredan directamente, es probable que el medio ambiente desempeñe un papel importante en la enfermedad. Debido a su combinación de ser muy pequeño, conocido por ser tóxico para el cerebro y muy común en la contaminación del aire, las nanopartículas de contaminación por magnetita deben examinarse como un posible riesgo de enfermedad cerebral, incluido el Alzheimer. Si se descubre un vínculo con la salud humana, esto tendría implicaciones importantes para las leyes que limitan la exposición a este tipo de contaminación del aire.
Acerca de los Autores
Barbara Maher, profesora de ciencias ambientales, Universidad de Lancaster. Codirector del Centro líder mundial de magnetismo y paleomagnetismo ambiental de Lancaster
David Allso, Profesor de Neurociencia, Universidad de Lancaster
Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.
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