雾霾会进脑?大脑的铁磁纳米粒子来自空气污染(图)

Daphane

來源:澎湃新闻

雾霾(专题)越来越成为冬季的“常客”，这也让人们对雾霾的危害愈发敏感。科学家仍在不断探究空气污染对健康威胁几何。最近，一篇2016年7月发表在《美国科学院院报》期刊的论文再次引发媒体及公众的关注，并刷爆了朋友圈——雾霾会“进脑”了吗？   　　所谓“进脑”，其实指的是该论文的研究团队找到了令人信服的证据，证明大脑中大量的磁铁矿纳米粒子来自外部环境，也就是空气污染，而非人体自身机制所产生。据论文介绍，汽车尾气（尤其是柴油车）、工业生产、厨房明火或是使用不密封的火炉，都可能成为大脑中磁铁矿纳米粒子的来源。
   　　研究人员检测了37名（3岁-92岁）生活在墨西哥城（29名）和英国曼切斯特（8名）的参试者大脑额叶皮质，检测结果显示每克额叶皮质中含有数百万个磁铁矿纳米粒子。更为重要的是，这些磁性纳米粒子呈现两种不同的外形，一种外形有棱角，一种则是圆状，而圆状的粒子占了绝大多数，和有棱角的粒子比例是100：1。




　左图A、B为圆形磁铁矿纳米粒子，右图C、D为有棱角的磁铁矿纳米粒子。来源：该研究论文形状能说明什么问题吗？恰恰如此。粒子的外形呈圆状，这说明粒子经过高温的燃烧，而人体的温度并不足以改变粒子的形状。这指向一个结论：这些粒子的来源是外部环境。经过对比，研究人员发现这些粒子和城市空气中经过燃烧的磁铁矿纳米粒子高度相似。   
　　此外，他们还在大脑中发现了其他含金属粒子，比如铂、钴和镍。铂来自人体内部的可能性很低，而可能是来自汽车排气系统中的机外净化装置——催化转换器。当汽车废气通过催化转换器时，铂作为催化剂之一，用来控制CO的排放。这样一来，铂在大脑中被探测到，又为磁铁矿纳米粒子来源于外部环境增添佐证。
   　　其实，大脑中含有磁铁矿纳米粒子并不是新事，早在26年前，美国加州理工学院教授Joe Kirschvink就发现大脑中有磁铁矿纳米粒子的存在，但当时，这没有引起太大重视，因为认为这可能来自人体生命活动。《美国科学院院报》这项研究打破了这个认知。
   　　如果来源是外部环境，那么这些磁性粒子是如何进入大脑的？论文给出了解释，由于这些粒子大多十分微小，直径小于200纳米（相当于PM0.2，PM2.5为空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物，1微米=1000纳米），可以通过嗅觉神经进入，而又因为鼻腔和大脑之间没有血脑屏障的阻碍，粒子可以直达大脑。颗粒物越小，越容易被吸入。


　左图A、B为圆形磁铁矿纳米粒子，右图C、D为有棱角的磁铁矿纳米粒子。来源：该研究论文形状能说明什么问题吗？恰恰如此。粒子的外形呈圆状，这说明粒子经过高温的燃烧，而人体的温度并不足以改变粒子的形状。这指向一个结论：这些粒子的来源是外部环境。经过对比，研究人员发现这些粒子和城市空气中经过燃烧的磁铁矿纳米粒子高度相似。   
　　此外，他们还在大脑中发现了其他含金属粒子，比如铂、钴和镍。铂来自人体内部的可能性很低，而可能是来自汽车排气系统中的机外净化装置——催化转换器。当汽车废气通过催化转换器时，铂作为催化剂之一，用来控制CO的排放。这样一来，铂在大脑中被探测到，又为磁铁矿纳米粒子来源于外部环境增添佐证。
   　　其实，大脑中含有磁铁矿纳米粒子并不是新事，早在26年前，美国加州理工学院教授Joe Kirschvink就发现大脑中有磁铁矿纳米粒子的存在，但当时，这没有引起太大重视，因为认为这可能来自人体生命活动。《美国科学院院报》这项研究打破了这个认知。
   　　如果来源是外部环境，那么这些磁性粒子是如何进入大脑的？论文给出了解释，由于这些粒子大多十分微小，直径小于200纳米（相当于PM0.2，PM2.5为空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物，1微米=1000纳米），可以通过嗅觉神经进入，而又因为鼻腔和大脑之间没有血脑屏障的阻碍，粒子可以直达大脑。颗粒物越小，越容易被吸入。



每克额叶皮质中含有数百万个磁铁矿纳米粒子，大部分为圆形，这表明粒子经过高温燃烧，来源于外部环境。这些磁铁矿纳米粒子在大脑中会带来什么影响？论文的第一作者英国兰卡斯特大学的Barbara   　　Maher教授透露，这些粒子可能和阿尔茨海默氏病（也可理解为老年痴呆症）有所关联。
   　　这些被发现的磁铁矿纳米粒子为何会和阿尔茨海默病搭上关系？在接受英国《卫报》采访时，Maher解释，大脑中的磁铁矿是有毒性的，因为它具有还原性，可以生成活性氧类物质（处于自由基状态的氧），而细胞氧化损伤是阿尔茨海默病的标志性特征。
   　　“一旦纳米颗粒通过鼻子直接进入大脑，他们可以扩散到大脑的其他区域，包括海马体和大脑皮层，而这些地方和阿尔茨海默氏病息息相关。” 兰卡斯特大学的阿尔茨海默病专家David Allsop教授说，值得注意的是，受损的嗅觉是阿尔茨海默病的前兆。
   　　也要科学家对此次发现的磁铁矿粒子是否与阿尔茨海默病有关抱有谨慎态度。
   　　伦敦大学学院神经学家Jennifer
   　　Pocock对《科学》杂志表示，该研究提供的证据的确指向大脑中的磁铁矿纳米粒子来自外部空气污染，但它和阿尔茨海默病的关联需要进一步的研究来敲实，比如对比来自空气污染区和来自空气相对清洁地区的患者，分析阿尔茨海默病的病理与磁铁矿浓度之间的关系。
   　　Maher也承认，他们的研究结论尚未证实这些粒子与阿尔茨海默病之间的因果联系，“但考虑到已在阿尔茨海默病患者的大脑中发现高浓度的磁铁矿，这说明磁铁矿是对大脑有害的。有磁铁矿从污染源通过嗅球，进入你的额叶皮质，这并不是一件好事。”Maher说。
   　　对于普通人而言，保持车内的空气在循环、与繁忙的街道保持距离、烹饪时注意空气流通，这些都可以在一定程度上避免吸入过多的纳米颗粒物。