Иммунные клетки крови поглощают микропластик и закупоривают сосуды в мозге мышей

Микропластик попадает в тело с воздухом, водой и пищей. Ряд исследований показал, что он может негативно сказываться на здоровье человека, влияя на иммунитет, дыхательную и эндокринную системы и даже способствуя нейродегенерации. В новой работе ученые из Китая, США и Сингапура показали, что при проникновении микропластика в кровеносное русло мышей он поглощается иммунными клетками, которые могут закупоривать сосуды.

Для визуализации сосудов мышей авторы использовали двухфотонную микроскопию. В ходе хирургической операции они делали «окно» в черепе животного, через которое были видны сосуды коры головного мозга. Благодаря такому подходу ученым удалось визуализировать сосуды живых мышей, находящихся в сознании. При этом нейроны мышей заражали аденоассоциированным вирусом, несущим флуоресцентную метку. В результате окружающие сосуды ткани флуоресцировали под микроскопом, а сосуды оставались темными на изображении, создавая контраст.

Чтобы оценить, попадает ли микропластик в кровоток животных, их поили водой с флуоресцентно мечеными частицами микропластика. В среднем через 2–3 часа в сосудах коры головного мозга мышей детектировали частицы микропластика, которые двигались со скоростью кровотока.

Через три часа после того, как мыши употребили воду с частицами микропластика, в их сосудах начали появляться также флуоресцентные клетки. Ученые заключили, что фагоциты в крови животных поглощают флуоресцентно меченые частицы микропластика и из-за этого сами начинают светиться. Анализ посредством проточной цитометрии показал, что в основном эти фагоциты представлены нейтрофилами и макрофагами.

Если микропластик вводили животным внутривенно, то его можно было заметить в сосудах головного мозга уже через несколько минут после инъекции. В свою очередь, флуоресцентные клетки появлялись примерно через 10 минут после инъекции. При этом клетки в сосудах не всегда двигались с той же скоростью, что и кровоток. Некоторые клетки «застревали» в русле сосудов, иногда при этом снова продолжая движение, но примерно 18% клеток так и оставались на одном месте в течение более чем 2,5 часов после того, как мыши употребили воду с микропластиком. Длительное наблюдение показало, что в некоторых случаях клетки оставались «застрявшими» в сосудах на протяжении недели.

На «застревание» иммунных клеток влиял размер частиц микропластика, который они поглощали. Так, в основном сосуды закупоривали иммунные клетки, поглотившие частицы диаметром 5 мкм, но эффект снижался в случае частиц диаметром 2 и 0,08 мкм. При этом снижение концентрации микропластика не помогало избавиться от «застревания» иммунных клеток в сосудах: это явление наблюдалось при концентрациях микропластика 5, 25 и 50 мкг/мл (считается, что уровень микропластика в крови у человека — 12 мкг/мл).

Используя метод лазерной спекл-визуализации, ученые показали, что микропластик снижает скорость кровотока в цереброваскулярных сосудах. Эти изменения наблюдались в течение 10–30 минут после внутривенной инъекции частиц микропластика.

Недостаточное снабжение тканей мозга кровью сказывалось на поведении животных. На открытом поле мыши, которым делали инъекцию микропластика, перемещались гораздо меньше контрольных животных. Они также меньше двигались в Y-лабиринте, который оценивает рабочую память животных, у них ухудшалась и пространственная память. Ухудшение моторных навыков и координации мышей исследователи выявили в тестах со статичным и вращающимся стержнями, на котором животным нужно было удерживаться (rod-hanging test и rotarod test). Эти эффекты наблюдались на 1 и 3 день после инъекции, но уже через неделю после нее они сходили на нет. Это указало на то, что кровоток в мозге мышей восстанавливался.

Исследователи отметили, что результаты их работы тяжело экстраполировать на человека. Это связано прежде всего с тем, что скорость кровотока у человека примерно в 1200 раз выше, чем у мышей, а сосуды больше в диаметре. Например, диаметр коронарной артерии в сердце человека — 4 мм, а у мышей — меньше 100 мкм. Только капилляры человека по диаметру могут сравниться с венами и артериями мышей. Из-за этого эффект микропластика у человека может быть сглажен.

Микропластик нарушает регенерацию и эмбриогенез морских беспозвоночных