Anche concentrazioni moderate di una nanoparticella utilizzata per sbiancare determinati alimenti, latte e dentifricio potrebbero potenzialmente compromettere le cellule più numerose del cervello, secondo un nuovo studio dell'Università del Nebraska-Lincoln.

I ricercatori hanno esaminato come tre tipi di nanoparticelle di biossido di titanio, il secondo nanomateriale più abbondante al mondo, influenzato il funzionamento delle cellule degli astrociti. Gli astrociti aiutano a regolare lo scambio di neurotrasmettitori che trasportano il segnale nel cervello fornendo anche energia ai neuroni che elaborano quei segnali, tra tante altre funzioni.

Il team ha esposto cellule di astrociti derivate da ratto a concentrazioni di nanoparticelle ben al di sotto dei livelli estremi che hanno dimostrato di uccidere le cellule cerebrali ma che raramente si incontrano dagli esseri umani. Alla più alta concentrazione dello studio di 100 parti per milione, o PPM, due dei tipi di nanoparticelle uccidevano ancora quasi i due terzi degli astrociti in un giorno. Quel tasso di mortalità è sceso tra la metà e un terzo delle cellule a 50 PPM, stabilendosi a circa un quarto a 25 PPM.

Eppure i ricercatori hanno trovato prove che anche le cellule sopravvissute sono gravemente danneggiate dall'esposizione a nanoparticelle di biossido di titanio. Gli astrociti normalmente assorbono ed elaborano un neurotrasmettitore chiamato glutammato che svolge ruoli ad ampio raggio nella cognizione, memoria e apprendimento, insieme alla formazione, migrazione e mantenimento di altre cellule.

Quando è consentito accumulare cellule esterne, però, il glutammato diventa una potente tossina che uccide i neuroni e può aumentare il rischio di malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson. Lo studio ha riportato che uno dei tipi di nanoparticelle ha ridotto l'assorbimento di glutammato da parte degli astrociti del 31% a concentrazioni di appena 25 PPM. Un altro tipo ha ridotto tale assorbimento del 45 percento a 50 PPM.

Il team ha inoltre scoperto che le nanoparticelle sconvolgono l'intricato equilibrio delle dinamiche proteiche che si verificano all'interno dei mitocondri degli astrociti, gli organelli cellulari che aiutano a regolare la produzione di energia e contribuiscono alla segnalazione tra le cellule. L'esposizione al biossido di titanio ha portato anche ad altri segni di sofferenza mitocondriale, rompendo una parte significativa della rete mitocondriale a 100 PPM.

"Questi eventi sono spesso predecessori della morte cellulare, " disse Oleh Khalimonchuk, un assistente professore di biochimica della UNL che è stato coautore dello studio. "Generalmente, le persone stanno guardando quelle conseguenze ultime, ma ciò che accade prima è altrettanto importante. Quei piccoli danni si sommano nel tempo. In definitiva, creeranno un grosso problema".

Khalimonchuk e il collega autore Srivatsan Kidambi, professore assistente di ingegneria chimica e biomolecolare, ha avvertito che sono necessarie ulteriori ricerche per determinare se le nanoparticelle di biossido di titanio possono evitare la digestione e attraversare la barriera emato-encefalica che blocca il passaggio di molte sostanze.

Però, i ricercatori hanno citato studi precedenti che hanno scoperto queste nanoparticelle nel tessuto cerebrale di animali con barriere emato-encefaliche simili. Le concentrazioni di nanoparticelle trovate in quei campioni sono servite come punto di riferimento per i livelli esaminati nel nuovo studio.

"Ora si stanno accumulando prove che alcune di queste particelle possono effettivamente attraversare la barriera (sangue-cervello), " Khalimonchuk ha detto. "Poche molecole sembrano essere in grado di farlo, ma si scopre che ci sono alcuni siti nel cervello in cui è possibile ottenere questa esposizione".

Kidambi ha affermato che il team spera che lo studio contribuirà a facilitare ulteriori ricerche sulla presenza di nanoparticelle nei prodotti di consumo e industriali.

"Speriamo che questo studio dia vita a qualche discussione perché queste nanoparticelle non sono state regolamentate, " ha detto Kidambi, che tiene anche un appuntamento di cortesia con l'Università del Nebraska Medical Center. "Se pensi a qualcosa di bianco, al latte, gomma da masticare, dentifricio, zucchero a velo – tutti questi hanno nanoparticelle al loro interno.

"Abbiamo scoperto che alcune nanoparticelle sono sicure e altre no, quindi non stiamo dicendo che siano tutti cattivi. Il nostro ragionamento è che... dobbiamo avere una classificazione di "sicuro" rispetto a "non sicuro, ' insieme alle soglie di concentrazione (per ogni tipo). Si tratta di capire come le diverse forme influenzano la biologia delle cellule".