科学家在獴的大脑中发现了汞,这表明环境面临着更广泛的威胁,同时也引起了人们对人类接触汞的担忧。大多数化学形式的汞(Hg)都具有极大的神经毒性。即使是研究汞化合物的科学家也有可能接触汞。知名物理学家迈克尔-法拉第(Michael Faraday)因长期接触汞蒸气而导致汞中毒,49 岁时因健康状况恶化而停止研究。
另一个例子是实验室化学家凯伦-韦特哈恩(Karen Wetterhahn),她的一只戴乳胶手套的手上滴落了几滴从移液管中溢出的二甲基汞,导致二甲基汞中毒死亡。
大量研究都集中在汞的接触和影响上,尤其是在海洋生物中。众所周知,由于汞的存在,人们应该限制食用某些鱼类,如金枪鱼。然而,问题来了:汞离子能进入陆生动物的大脑吗?普渡大学理学院物理与天文学教授尤利娅-普什卡博士最初对此持怀疑态度。自 2008 年以来,她一直在普渡大学开展脑成像项目。她的研究小组在样本制备、测量和数据分析方面具有专长,受到美国和世界各地研究人员的追捧,其中包括来自日本和澳大利亚的研究人员。
汞是一种化学元素,符号为 Hg,具有毒性。接触汞会损害神经系统、肾脏、肝脏和免疫系统。许多研究已经检测了海洋生物体内的汞浓度,但对于汞是否会聚集在陆地生物的大脑中却知之甚少。
普什卡的研究小组的任务是检查在冲绳岛采集的獴类动物大脑中的汞含量。令人惊讶的是,脑部扫描结果显示这些入侵动物体内含有汞。研究小组对扫描进行了改进,将分辨率提高到几十纳米,以观察受影响的脑细胞。他们的合作研究成果最近发表在《环境化学通讯》杂志上。
汞如何进入獴脑的谜团仍未解开。可能的来源包括它们喝的水、吃的鸟蛋、接触的矿物质,甚至它们呼吸的空气。但有一点非常明确,这是一个非常糟糕的信号。
普什卡解释说:"汞在低浓度时就具有很强的毒性,因为汞可以与重要的生物大分子结合并影响其功能。解毒的效率将取决于检测到的积聚物内部的吸收和结合常数,以及如果脑细胞死亡,这些积聚物的潜在泄漏。到目前为止,还没有已知的方法可以安全地从组织中溶解这些聚集物,也没有关于逆转神经系统汞中毒的报道。我们应该采取的主要方法是避免任何接触,尤其是像法拉第这样的慢性接触。"
"我对能否检测到汞表示怀疑。通常情况下,神经毒性元素即使进入大脑,其浓度也是超低的,"普什卡说。"我们把这些标本带到了阿贡国家实验室的高级光子源,在那里大脑受到了强烈的 X 射线照射。尽管我持怀疑态度,但汞存在的信号还是出现了。"
通过扫描大脑样本,研究人员开始追踪汞含量似乎较高的大脑区域。经过三年的研究和五次前往两个国家同步加速器设施(阿贡国家实验室的先进光子源和布鲁克海文国家实验室的 NSLS-II),研究人员现在可以报告说,特定的脑细胞:脉络丛细胞(构成血脑脊液屏障)和室管膜下区的星形胶质细胞含有丰富的汞点(约 0.5-2 微米大小)。普什卡的研究小组认为,这些细胞有助于过滤血液和脑组织中的汞,并在另一种元素硒(Se)的帮助下储存汞。哪些特定的含硒生物分子能与汞结合还有待发现。
普什卡的研究团队由 Pavani Devabathini 和 Gabriel Bury(两人均为研究生)以及当时的本科生 Darrell Fischer(现就读于哈佛大学研究生院)组成。数据由整个团队收集,并由 Devabathini 和 Fischer 进行分析。数据分析完成后,整个团队都参与了出版物的撰写。
这一发现对陆生动物的环境监测具有重要意义,并为追踪脑细胞中的汞提供了新工具,可能对人类健康和安全产生影响。
"人类活动导致每年排放 2000 公吨的汞化合物,而我们并不完全清楚这些具有神经毒性的汞最终去了哪里,"普什卡说。"迄今为止,大多数研究都集中于海洋生物群(鱼类和鲸鱼),但陆地物种显然也会受到影响。我们预计人脑会通过与脉络丛细胞和星形胶质细胞的相互作用,以类似的方式对汞做出反应。不过,我们不知道人脑中是否有足够的含硒生物大分子与汞结合。"
编译来源:ScitechDaily