众所周知，铁对大脑细胞具有毒性，而磁性铁微粒（磁铁粒子）则被认为是导致神经功能障碍的原因之一。现在，我们首次证实人类大脑中存在有相当多的此类高活性粒子。
之前的研究表明，阿尔茨海默症患者大脑中磁铁粒子的数量要高于普通人，这些粒子可能与病情的发展有关。我们想知道，大脑中磁铁粒子数量的增长是否来自患者吸入的被污染的空气。
城市空气中存在着大量磁铁矿构成的圆形微粒（称磁性纳米微球），它们在高温下形成，冷却后凝结成富含铁的微粒。这些粒子直径从不到5纳米到超过100纳米不等（试比较，一个艾滋病毒的直径为120纳米），通常和其他金属污染粒子聚集在一起。
车辆是此类磁性纳米微球的一个主要来源，燃料燃烧（特别是柴油燃烧）、发动机缸体铁磨损以及刹车片摩擦生热都会产生这种纳米微球。除了一些专业设备，人们在室内生火或是打开密封性不佳的炉灶做饭或取暖时，也可能产生高浓度的磁性污染纳米粒子。
较大的磁性粒子直径可达10微米以上（约一颗云水滴的大小），来自工业源头比如发电站。但只有直径小于200纳米的磁性污染粒子才能通过鼻腔呼吸直接进入大脑，随后便可进入嗅球神经元细胞（Olfactory bulb）（见插图）。
血脑障壁是一道保护性的细胞墙，能够防止有害物质进入大脑，但它并不能防止此类通过鼻腔吸入的粒子。因此这些微粒能够相对畅通无阻地进入大脑。进入嗅球区域后，纳米粒子就能扩散到大脑其他部位，包括海马体和大脑皮层这些在阿尔茨海默症中受影响的区域。
大脑中的磁铁微粒可能会触发神经变性疾病。磁铁微粒中含有两种铁离子，分别为三价铁离子和二价铁离子。二价铁已经被证明是一种有效的催化剂，可催化产生活性极高的破坏性分子，名为“活性氧”。已知这种分子造成的脑损伤会出现在阿尔茨海默症的早期阶段。
患病后，大脑中最关键的变化在于形成“老年斑”，即神经细胞之间的异常蛋白质团块。研究发现，磁性粒子与这些老年斑有着直接联系，且能够增加每个老年斑核心蛋白质的毒性。
为了研究来源于外部的磁铁微粒是否可能存在于人类大脑中，我们采用磁力、电子显微等技术检查了37具尸体的大脑样本。这些人生前都居住在墨西哥城或是英国的曼切斯特，死亡年龄从3岁到92岁不等。我们发现，很多磁性微粒含量极高的大脑样本都来自40岁以下的墨西哥城居民以及曼切斯特的老年人（死亡年龄超过65岁），其中墨西哥城的居民生前曾暴露在高度的空气污染之中，而曼切斯特的这些老年人生前则患有中度至重度的阿尔茨海默症。
这些大脑样本中的磁性粒子多为球形，其形状大小不同于人类和动物体内天然存在的磁性颗粒。这些磁性粒子直径大小从5纳米到150纳米不等，且经常与含有铂、镍和钴等其他金属的纳米粒子聚集在一起，这些金属并不天然存在于大脑之中。我们还使用一种酶将大脑中的磁性粒子提取出来，这种酶能够溶解脑组织，只留下完整的磁性粒子，随后再用磁铁将这些粒子吸出。这些粒子和空气污染中发现的磁性纳米微球有着惊人的相似之处。
鉴于只有不到5%的阿尔茨海默症为家族遗传，环境很可能是造成此类疾病的主要原因。磁性污染纳米粒子不但体积极小，对大脑具有毒性，且在污染空气中十分常见，所以我们应该对其进行研究，确定其是否具有造成阿尔茨海默症等脑部疾病的潜在风险。一旦发现此种粒子与人类健康确实存在联系，将对限制人类暴露于此类空气污染之中的立法工作带来重大影响。
英文原文刊载于对话网站
翻译：金艳
