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大気汚染

「大気中の有害な微小粒子が脳に影響を及ぼすおそれがある」との研究結果

2022年6月24日(金)18時50分
松岡由希子

脳脊髄液に有毒な大気が何らかの方法で侵入している Daniiielc -iStock

<英バーミンガム大学らの研究チームは、脳疾患の既往歴がある患者から採取した脳脊髄液で様々な微小粒子を発見するとともに、これらが脳に到達する経路について調べた......>

大気汚染は私たちの肺や心臓に影響を及ぼすのみならず、脳疾患や神経学的障害を引き起こすおそれもあることが明らかとなった。

英バーミンガム大学や中国科学院らの研究チームは、脳疾患の既往歴がある患者25人から採取した脳脊髄液で様々な微小粒子を発見するとともに、これらが脳に到達する経路について調べた。その研究成果は、2022年6月22日、「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」で発表されている。

脳脊髄液に有毒な大気が何らかの方法で侵入している

研究チームが高分解能透過電子顕微鏡(HR-TEM)や高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡(HAADF-STEM)とエネルギー分散型X線分光法を組み合わせて脳脊髄液を分析したところ、25検体のうち8検体で外因性微粒子が見つかった。これら8検体で特定された外因性微粒子の組成はそれぞれ異なるが、大気環境でよくみられるカルシウムや鉄、ケイ素を含む粒子のほか、これまで報告されていないマラカイト、アナターゼ二酸化チタンも特定されている。このことから、脳が浮かんでいる脳脊髄液に有毒な大気が何らかの方法で侵入していると考えられる。

研究チームは大気中の微小粒子の脳への侵入経路を探るため、マウスに酸化チタンとカーボンブラックを気管内注入によって直接投与した。その結果、血液脳関門(BBB)の構造が損傷し、脳血管の漏出が対照群に比べて約20%増加した。

いくつかの脳切片では、血液脳関門に近い血管の内外でこれらの粒子の凝集体が認められている。試験管内実験でも同様に、酸化チタンやブラックカーボンなどの微粒子が血液脳関門の頂端側から側底側へ直接移動したことが確認された。また、マウスの脳から外因性微粒子が排出されるスピードは他の代謝器官よりも遅かった。

粒子状物質による中枢神経系へのリスクを裏付ける

近年の研究結果では、大気汚染への長期曝露と神神経炎症認知機能の低下との関連が示されている。メキシコシティでの研究では、長期にわたって大気汚染にさらされている子供や若者の脳幹でアルツハイマー病と関連する異常タンパク質の蓄積が認められた。

研究チームは一連の研究成果について「粒子状物質による中枢神経系へのリスクを裏付け、外因性粒子の吸入から脳への曝露経路を解明する道筋を示したもの」としたうえで、「大気中の微小粒子が吸入され、血流を介して血液脳関門に損傷を与え、脳に到達するまでの経路については、さらなる研究が必要だ」と指摘している。

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