Медицина

Современный человек живет среди многих тысяч химических веществ, которые созданы цивилизацией и не встречаются в природе. Их влияние на здоровье чаще всего плохо изучено. Авторы новой статьи использовали новую платформу высокоэффективного скрининга и оценили эффект 1823 химикатов на олигодендроциты — клетки, обеспечивающие работу нейронов мозга. Среди них широко используемые в быту четвертичные производные аммония (компоненты косметики и дезинфектанты) и некоторые фосфорорганические вещества (негорючие добавки) оказали на олигодендроциты токсическое действие или нарушали их развитие.

За свой короткий век человечество изобрело, синтезировало и выбросило в окружающую среду множество ксенобиотиков — химических веществ, главным образом органических, которые не существуют в природе. Порой они очень медленно разлагаются и оказывают плохо предсказуемый эффект на живые организмы, в том числе людей. Чтобы его описать, необходимо рассматривать множество веществ и их групп по отдельности и помнить, что в человеческом теле уживаются много разных клеток. Они отличаются набором рецепторов на поверхности и активностью генов, что определяет и разную чувствительность к чужеродным химическим веществам.

Авторы новой статьи в Nature Neuroscience взяли на себя конкретную часть этой большой задачи. Они выяснили, какие из распространенных химикатов влияют на рост олигодендроцитов — клеток глии, которые обслуживают работу нейронов в мозге. Точнее, служат изолирующей «обмоткой» для аксонов, способствуя быстрой передаче нервного импульса. Конструкция очень напоминает рулет, в котором нейрон служит «начинкой», завернутой в многочисленные слои глиальной клетки вместо теста.

Олигодендроциты совершенно необходимы для нормальной работы мозга — их потеря вызывает ряд болезней, включая рассеянный склероз. Однако при изучении действия ксенобиотиков на мозг им, в отличии от нервных клеток, обычно уделяется меньше внимания.

Авторы нового исследования использовали собственную оригинальную платформу высокопроизводительного химического скрининга — то есть метод оценки влияния химикатов на клетки. Он включает в себя компьютерное моделирование, а также культивирование клеток и органоидов — трехмерных структур, имитирующих реальный орган человека, — их подвергали действию препаратов в эксперименте.

Ученые рассмотрели 1823 соединения, которые активно используются в быту и промышленности и потому регулярно попадают в человеческий организм. Среди них подавляющее большинство (1539) не повлияли на олигодендроциты. Однако 71 вещество заметно изменило развитие клеток, причем 22 его ускорили — это соединения, действующие на рецепторы тиреоидных гормонов, которые вырабатываются в щитовидной железе. Об их роли в дифференциации олигодендроцитов из предшественников ученые знали и раньше.

В то же время 49 препаратов нарушили рост таких клеток. Так, вещества из группы соединений четвертичного аммония оказались токсичны для олигодендроцитов — клетки погибали за счет неспецифической реакции на стресс по механизму программируемой клеточной смерти (апоптоза). Результат настораживает, так как четвертичные производные аммония активно добавляют в косметику (в том числе кондиционеры для волос) и применяют для дезинфекции. Множество таких обеззараживающих средств (например, бензалкония хлорид) рекомендовали использовать для защиты от коронавируса во время пандемии Covid-19.

Другие органические вещества — органофосфаты, которые используют в качестве антипиренов, предотвращающих возгорание добавок, — не убивали олигодендроциты, но тормозили их развитие. Авторы подчеркивают, что описанные соединения способны проникать в мозг через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) и повлиять на развитие мозга ребенка как в утробе, так и после рождения.

Для одного из органофосфатных диэфиров — бис(1,3-дихлор-2-пропионо)фосфата (BDCIPP), — ученые также провели эпидемиологические исследования. Вещество обнаружено в моче почти всех обследованных детей (у 99 процентов), причем воздействие BDCIPP коррелировало с признаками патологии развития мозга: грубыми двигательными нарушениями, потребностью в специальных условиях обучения и наблюдении у психиатра.