Замена тазобедренного, коленного или плечевого сустава способна избавить человека от хронической боли и вернуть подвижность. Однако искусственные суставы постепенно изнашиваются, и учёные давно знают, что микроскопические частицы металла могут попадать из импланта в окружающие ткани.
Теперь исследователи обнаружили, что некоторые из этих частиц способны добраться значительно дальше — до мозга.
Учёные из Медицинского центра Университета Раш исследовали мозг 701 умершего человека, 229 из которых при жизни перенесли полную замену сустава. Они измерили концентрацию нескольких металлов в четырёх областях мозга, включая кобальт и титан, а часть образцов дополнительно изучили под электронным микроскопом.
Это позволило определить не просто наличие металла, но и состав отдельных частиц. Искусственные суставы содержат характерные сочетания металлов, поэтому, когда в мозге обнаруживалась частица с таким же составом, исследователи могли связать её происхождение с имплантом.
Наиболее заметный результат получили у людей с заменённым тазобедренным суставом. В среднем содержание кобальта в четырёх исследованных областях их мозга оказалось на 8,9% выше.
Анализ частиц также показал, что по крайней мере часть продуктов износа имплантов способна преодолеть гематоэнцефалический барьер, который обычно защищает мозг от многих веществ, циркулирующих в крови.
Как именно частицы туда попадают, исследование не установило. Среди возможных объяснений учёные рассматривают повышение проницаемости этого барьера с возрастом или при хроническом воспалении. Ещё одна возможность — частицы могут переносить иммунные клетки.
Главным вопросом было другое: могут ли такие металлические частицы быть связаны с ухудшением работы мозга или болезнью Альцгеймера?
Для этого исследователи искали в мозге скопления бета-амилоида и тау-белка — характерные признаки болезни Альцгеймера. Эти результаты сопоставили с данными тестов когнитивных способностей, которые участники проходили при жизни.
Сам факт наличия искусственного сустава не был связан с более выраженными признаками болезни Альцгеймера.
Однако у людей с более высокой концентрацией кобальта в мозге обнаруживали больше характерных для болезни Альцгеймера белковых изменений в нижней части височной коры. Эта связь сохранялась даже после учёта других известных факторов риска.
При этом важного продолжения этой закономерности исследователи не нашли: повышенное содержание кобальта не было связано с более быстрым ухудшением когнитивных способностей.
С титаном картина оказалась другой. Его концентрация в мозге была выше у людей с искусственными суставами, а более высокое общее содержание титана также оказалось связано с худшими результатами когнитивных тестов.
Но здесь есть существенная оговорка: титан может попадать в организм не только из имплантов. Его источниками могут быть также пища и лекарства, поэтому связать эту закономерность исключительно с искусственными суставами нельзя.
Авторы подчёркивают, что исследование не доказывает причинно-следственной связи между металлическими частицами и изменениями в мозге. Состояние мозга и концентрацию металлов измеряли только после смерти, то есть учёные получили своеобразный снимок на один момент времени. На результаты могли влиять и другие факторы.
Поэтому полученные данные не означают, что замена сустава приводит к деменции.
Более того, сами исследователи напоминают, что такие операции остаются одним из наиболее успешных методов современной медицины. Уменьшение боли после замены сустава повышает подвижность и позволяет людям активнее общаться, а оба этих фактора связаны с меньшим риском деменции.
Тем не менее открытие показывает, что продукты износа импланта не обязательно остаются рядом с искусственным суставом. Они способны распространяться по организму и, судя по результатам исследования, в некоторых случаях достигать даже мозга.
Теперь учёным предстоит выяснить, каким путём частицы туда попадают и способны ли они со временем оказывать какое-либо влияние на здоровье мозга.
Исследование опубликовано в журнале Acta Biomaterialia.
