22.06.2022 - University of Birmingham

Eingeatmete giftige Partikel gelangen auf direktem Weg von der Lunge zum Gehirn

Sind die Partikel erst einmal im Gehirn, lassen sie sich nur schwer wieder ausscheiden und verbleiben dort länger als in anderen Organen

Das Einatmen von verschmutzter Luft könnte dazu führen, dass giftige Partikel über den Blutkreislauf von der Lunge zum Gehirn transportiert werden - und so möglicherweise zu Hirnerkrankungen und neurologischen Schäden beitragen, wie eine neue Studie zeigt.

Wissenschaftler haben einen möglichen direkten Weg entdeckt, den verschiedene eingeatmete Feinstaubpartikel durch den Blutkreislauf nehmen, wobei es Anzeichen dafür gibt, dass die Partikel, wenn sie einmal dort sind, länger im Gehirn bleiben als in anderen wichtigen Stoffwechselorganen.

Ein internationales Expertenteam von der Universität Birmingham und Forschungseinrichtungen in China veröffentlichte seine Ergebnisse in PNAS.

Die Wissenschaftler enthüllten, dass sie verschiedene feine Partikel in menschlicher Liquorflüssigkeit gefunden hatten, die Patienten mit Hirnleistungsstörungen entnommen worden war, und deckten damit einen Prozess auf, der dazu führen kann, dass toxische Partikel im Gehirn landen.

Mitautorin Professor Iseult Lynch von der Universität Birmingham erklärte dazu: "Unser Wissen über die schädlichen Auswirkungen von Feinstaub auf das zentrale Nervensystem ist lückenhaft. Diese Arbeit wirft ein neues Licht auf den Zusammenhang zwischen dem Einatmen von Partikeln und ihrer anschließenden Bewegung im Körper.

"Die Daten deuten darauf hin, dass bis zu achtmal mehr Feinstaubpartikel über den Blutkreislauf aus der Lunge ins Gehirn gelangen können als direkt über die Nase - ein neuer Beweis für den Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und den schädlichen Auswirkungen solcher Partikel auf das Gehirn."

Luftverschmutzung ist ein Cocktail aus vielen toxischen Komponenten, aber Feinstaub (PM, insbesondere Feinstaubpartikel wie PM2.5 und PM0.1) sind die besorgniserregendsten im Hinblick auf die Verursachung gesundheitsschädlicher Auswirkungen. Vor allem ultrafeine Partikel sind in der Lage, die Schutzsysteme des Körpers zu überwinden, einschließlich der Wächterzellen des Immunsystems und der biologischen Barrieren.

Jüngste Erkenntnisse haben einen engen Zusammenhang zwischen hoher Luftverschmutzung und ausgeprägter Neuroinflammation, Alzheimer-ähnlichen Veränderungen und kognitiven Problemen bei älteren Menschen und sogar bei Kindern aufgezeigt.

Das Wissenschaftlerteam entdeckte, dass eingeatmete Partikel in den Blutkreislauf gelangen können, nachdem sie die Luft-Blut-Schranke überwunden haben - und so schließlich das Gehirn erreichen und dort zu einer Schädigung der Hirn-Blut-Schranke und des umliegenden Gewebes führen. Sind die Partikel erst einmal im Gehirn, lassen sie sich nur schwer wieder ausscheiden und verbleiben dort länger als in anderen Organen.

Ihre Ergebnisse liefern neue Beweise für die Risiken, die von der Feinstaubbelastung für das zentrale Nervensystem ausgehen. Die Forscher empfehlen jedoch, dass die Mechanismen, wie eingeatmete Feinstaubpartikel das Gehirn erreichen, weiter untersucht werden müssen.

  • Yu Qi, Shuting, Tao Xin, Chuanjiang Huang, Yichen Pu, Jinzhu Ma, Changbin Zhang, Yajun Liu, Iseult Lynch and Sijin Liu;; ‘Passage of exogeneous fine particles from the lung into the brain in humans and animals’; Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) June 20, 2022

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