Частицы металла от суставных имплантов обнаружили в мозге человека
Металлические частицы, образующиеся при износе эндопротезов суставов, способны распространяться далеко за пределы места имплантации и достигать мозга. Исследование тканей 701 умершего человека показало, что у людей с эндопротезами тазобедренного сустава содержание кобальта в мозге было в среднем на 8,9% выше, чем у участников без заменённых суставов. При этом учёные не обнаружили связи между повышенным содержанием металлов и снижением когнитивных способностей.
Исследователи из Медицинского центра Университета Раш в США проанализировали образцы мозга участников длительного проекта Memory and Aging Project. Все добровольцы при включении в проект не имели диагностированной деменции и ежегодно проходили набор из 19 когнитивных тестов. После смерти их мозг исследовали на патологические изменения, связанные с болезнью Альцгеймера, а также измеряли содержание кобальта и титана — металлов, используемых в суставных имплантах.
Из 701 человека 229 при жизни перенесли полную замену тазобедренного, коленного или плечевого сустава, а у 472 эндопротезов суставов не было. Среди участников с имплантами у 146 был заменён как минимум один тазобедренный сустав, ещё у 83 — коленный или плечевой сустав без эндопротезирования тазобедренного. Концентрации металлов измеряли в четырёх областях мозга с помощью масс-спектрометрии, а отдельные частицы дополнительно исследовали методом сканирующей электронной микроскопии.
Наиболее выраженная разница была связана с тазобедренными эндопротезами. В этой группе содержание кобальта в ткани мозга оказалось на 8,9% выше, чем у людей без заменённых суставов. Различие было статистически значимым. С помощью электронной микроскопии исследователи также непосредственно обнаружили в ткани мозга частицы, содержащие кобальт.
Состав части обнаруженных частиц соответствовал металлическим сплавам, применяемым в эндопротезах, включая кобальт-хром-молибденовый и титановый сплавы. Такие микроскопические частицы могут образовываться в результате механического износа и коррозии компонентов искусственного сустава. Полученные данные показывают, что по крайней мере в некоторых случаях продукты износа имплантов способны распространяться по организму и достигать ткани мозга. Каким именно путём они туда попадают, исследование не определяло.
Учёные также сопоставили содержание металлов с признаками болезни Альцгеймера. В нижней височной коре более высокая концентрация кобальта была связана с большей нагрузкой бета-амилоида — белка, накопление которого является одним из характерных патологических признаков заболевания. Эта связь сохранялась после статистической поправки на демографические факторы и наличие варианта гена APOE ε4, повышающего риск болезни Альцгеймера.
Однако повышенное содержание кобальта не было связано с ухудшением когнитивных функций. Само наличие эндопротеза сустава также не показало связи с ускоренным снижением когнитивных способностей. Поэтому полученные результаты не означают, что замена сустава вызывает деменцию или болезнь Альцгеймера. Исследование обнаружило связь между содержанием кобальта и отдельным патологическим признаком заболевания, но не установило причинно-следственную зависимость.
Исследователи обнаружили и повышенное содержание титана у части людей с эндопротезами. Однако определить происхождение всего титана значительно сложнее: оксид титана может попадать в организм из других источников, поэтому авторы не смогли связать все обнаруженные титановые частицы непосредственно с суставными имплантами. В исследовании содержание титана в нижней височной коре было связано с меньшей, а не большей нагрузкой бета-амилоида.
Работа имеет наблюдательный характер. Металлы и патологические изменения измеряли в ткани мозга после смерти, поэтому результаты не позволяют установить последовательность событий или доказать, что частицы имплантов вызывают изменения, связанные с болезнью Альцгеймера. Авторы считают необходимыми дальнейшие исследования распространения продуктов износа эндопротезов и их возможного долговременного воздействия на мозг.
Исследование в журнале Acta Biomaterialia.