March 26, 2024

Research shows chemicals in countless household items harm specialized cells in the brain

A team of researchers from Case Western Reserve University School of Medicine has provided fresh insight into the dangers some common household chemicals pose to brain health. They suggest that chemicals found in a wide range of items, from furniture to hair products, may be linked to neurological diseases like multiple sclerosis and autism spectrum disorders.

Neurological problems impact millions of people, but only a fraction of cases can be attributed to genetics alone, indicating that unknown environmental factors are important contributors to neurological disease.

The new study, published yesterday in the journal Nature Neuroscience, discovered that some common home chemicals specifically affect the brain’s oligodendrocytes, a specialized cell type that generates the protective insulation around nerve cells.

“Loss of oligodendrocytes underlies multiple sclerosis and other neurological diseases,” said the study’s principal investigator, Paul Tesar, the Dr. Donald and Ruth Weber Goodman Professor of Innovative Therapeutics and director of the Institute for Glial Sciences at the School of Medicine. “We now show that specific chemicals in consumer products can directly harm oligodendrocytes, representing a previously unrecognized risk factor for neurological disease.” 

On the premise that not enough thorough research has been done on the impact of chemicals on brain health, the researchers analyzed over 1,800 chemicals that may be exposed to humans. They identified chemicals that selectively damaged oligodendrocytes belong to two classes: organophosphate flame retardants and quaternary ammonium compounds. Since quaternary ammonium compounds are present in many personal-care products and disinfectants, which are being used more frequently since the COVID-19 pandemic began, humans are regularly exposed to these chemicals. And many electronics and furniture include organophosphate flame retardants.

The researchers used cellular and organoid systems in the laboratory to show that quaternary ammonium compounds cause oligodendrocytes to die, while organophosphate flame retardants prevented the maturation of oligodendrocytes. 

They demonstrated how the same chemicals damage oligodendrocytes in the developing brains of mice. The researchers also linked exposure to one of the chemicals to poor neurological outcomes in children nationally.

“We found that oligodendrocytes—but not other brain cells—are surprisingly vulnerable to quaternary ammonium compounds and organophosphate flame retardants,” said Erin Cohn, lead author and graduate student in the School of Medicine’s Medical Scientist Training Program. “Understanding human exposure to these chemicals may help explain a missing link in how some neurological diseases arise.” 

The association between human exposure to these chemicals and effects on brain health requires further investigation, the experts warned. Future research must track the chemical levels in the brains of adults and children to determine the amount and length of exposure needed to cause or worsen disease.

 

“Our findings suggest that more comprehensive scrutiny of the impacts of these common household chemicals on brain health is necessary,” Tesar said. “We hope our work will contribute to informed decisions regarding regulatory measures or behavioral interventions to minimize chemical exposure and protect human health.”

Additional contributing researchers from Case Western Reserve School of Medicine and from the U.S. Environmental Protection Agency included Benjamin Clayton, Mayur Madhavan, Kristin Lee, Sara Yacoub, Yuriy Fedorov, Marissa Scavuzzo, Katie Paul Friedman and Timothy Shafer. 

The research was supported by grants from the National Institutes of Health, National Multiple Sclerosis Society, Howard Hughes Medical Institute and New York Stem Cell Foundation, and philanthropic support by sTF5 Care and the Long, Walter, Peterson, Goodman and Geller families.

グーグル翻訳のコピペ

 

無数の家庭用品に含まれる化学物質が脳の特殊な細胞に悪影響を与えることが研究で判明

ケースウェスタンリザーブ大学医学部の研究者チームは、 いくつかの一般的な家庭用化学物質が脳の健康に及ぼす危険性について新たな洞察を提供した。彼らは、家具からヘア製品に至るまで、幅広い品目に含まれる化学物質が多発性硬化症や自閉症スペクトラム障害などの神経疾患に関連している可能性を示唆しています。

 

神経疾患は何百万人もの人々に影響を及ぼしますが、遺伝だけが原因と考えられるケースはほんの一部であり、未知の環境要因が神経疾患の重要な要因であることが示されています。

 

昨日Nature Neuroscience誌に発表されたこの新しい研究は 、いくつかの一般的な家庭用化学物質が、神経細胞の周囲に保護絶縁体を生成する特殊な細胞型である脳の希突起膠細胞に特に影響を与えることを発見した。

 

 

ポール・テサール

「希突起膠細胞の喪失は、多発性硬化症やその他の神経疾患の根底にある」と、この研究の主任研究者である ドナルド・ウェバー・グッドマン博士とルース・ウェバー・グッドマン博士革新的治療学教授で医学部グリア科学研究所所長のポール・テサール氏は述べた。 「消費者製品に含まれる特定の化学物質が、これまで認識されていなかった神経疾患の危険因子である希突起膠細胞に直接害を及ぼす可能性があることを今回示しました。」 

 

化学物質が脳の健康に及ぼす影響については十分な徹底的な研究が行われていないという前提で、研究者らは人間が暴露する可能性のある1,800以上の化学物質を分析した。彼らは、希突起膠細胞を選択的に損傷する化学物質が、有機リン酸系難燃剤と第四級アンモニウム化合物の 2 つのクラスに属することを特定しました。第四級アンモニウム化合物は多くのパーソナルケア製品や消毒剤に含まれており、新型コロナウイルス感染症のパンデミックが始まって以来、より頻繁に使用されるようになっているため、人間は定期的にこれらの化学物質にさらされています。また、多くの電子機器や家具には有機リン系難燃剤が含まれています。

 

研究者らは実験室で細胞系とオルガノイド系を用いて、第四級アンモニウム化合物が希突起膠細胞の死滅を引き起こす一方、有機リン酸塩難燃剤が希突起膠細胞の成熟を妨げることを示した。 

 

彼らは、同じ化学物質がマウスの発達中の脳の希突起膠細胞にどのように損傷を与えるかを実証しました。研究者らはまた、化学物質の1つへの曝露が全国の子供たちの神経学的転帰の不良と関連付けた。

 

 

エリン・コーン

「希突起膠細胞は、他の脳細胞ではなく、第四級アンモニウム化合物や有機リン系難燃剤に対して驚くほど弱いことがわかりました」と 、筆頭著者で医学部医学科学者研修プログラムの大学院生である エリン・コーン氏は述べた。 「これらの化学物質への人間の曝露を理解することは、一部の神経疾患がどのように発生するかについてのミッシングリンクを説明するのに役立つかもしれません。」 

 

これらの化学物質への人間の曝露と脳の健康への影響との関連性については、さらなる調査が必要であると専門家らは警告した。今後の研究では、成人と子供の脳内の化学物質レベルを追跡し、病気を引き起こすか悪化させるために必要な曝露量と期間を決定する必要がある。

 

「私たちの調査結果は、これらの一般的な家庭用化学物質が脳の健康に及ぼす影響について、より包括的な精査が必要であることを示唆しています」とテサール氏は述べた。 「私たちの研究が、化学物質への曝露を最小限に抑え、人間の健康を守るための規制措置や行動介入に関する十分な情報に基づいた決定に貢献することを願っています。」

 

ケース ウェスタン保護区医学部および米国環境保護庁からの追加研究者 には、ベンジャミン クレイトン、マユール マダヴァン、クリスティン リー、サラ ヤコブ、ユーリー フェドロフ、マリッサ スカヴッツォ、ケイティ ポール フリードマン、ティモシー シェーファーが含まれます。 

 

この研究は、 国立衛生研究所、 国立多発性硬化症協会、 ハワード・ヒューズ医学研究所 、 ニューヨーク幹細胞財団からの助成金と、sTF5 Careおよびロング、ウォルター、ピーターソン、グッドマン、ゲラーの家族による慈善支援によって支援されました。