人体のマグネタイト：生物起源と人為起源

生物起源、化学的に純粋なマグネタイト結晶は、モネラ、プロティスタ、アニマリアの王国内のさまざまな生物（例えば、走磁性微生物、昆虫、軟体動物、魚、鳥、哺乳類）の体内で発生します（4）。これらの生物では、マグネタイトが磁場検出の生物物理学的メカニズムの1つのタイプの基礎を形成し、配向とナビゲーションを容易にします（5、6）。人間の脳では、マグネタイトも鉄代謝の一部として生物学的に沈殿すると考えられていますが（7）、現在、PNASではMaher etal。 （2）外部から発生する可能性があることを示唆しています。

大気汚染には、ガス（窒素酸化物、オゾン、二酸化硫黄など）だけでなく、サイズが数ナノメートルの固体粒子も含まれます。数マイクロメートルまで。粒子状物質（PM）として知られるこれらの粒子は、自然のプロセスと人間の活動の両方を通じて生成され、大気中に直接放出されるか、大気中に形成されます。大気循環の結果として、特定の環境内の浮遊粒子は、乾燥した湖、砂漠、火事、煙突、交通、または採掘作業など、ローカルおよび遠隔の両方のソースから派生する可能性があります。マグネタイトは大気中のPM汚染の豊富な成分であり、特に都市環境（8）では、ディーゼル排気ガス、ブレーキ摩耗粒子、地下駅の空気中、線路沿い、溶接作業場、および

大気、環境、生態系に大きな影響を与えることに加えて（8）、空気中のPMは、呼吸ごとに数百万個の呼吸をするため、急性および慢性の両方で健康に悪影響を与える可能性があります。マグネタイトを含む固体粒子が呼吸器系に入る可能性があります。吸入されると、粗い粒子（一般に直径>2.5μmの粒子として定義される）が上気道の伝導気道の表面に沈着する可能性がありますが、小さい粒子（<幅2.5μm、PM2.5）は、ガス交換が行われる肺の最も深い部分に移動する可能性があります（9）。超微粒子（< 100 nm）またはナノ粒子は、気道の内側を覆う細胞組織を貫通し、血液循環や肺外器官に移動するだけでなく、嗅覚を介して移動する場合があります。中枢神経系への神経（10）。 PNASでは、Maher etal。 （2）大気汚染由来のマグネタイトナノ粒子を研究対象の個人の脳に移動させるために、この後者のメカニズムを呼び出します。これらの著者は、ほとんど球形のマグネタイトを仮説の主な議論の1つとして使用しています。球形は、摩耗由来の粒子（ブレーキ摩耗粒子など）とは対照的に、燃焼由来の粒子（ディーゼル排気ガスなど）に典型的です。 ）、通常は不規則な形状で角張っている、または内因性粒子であり、その場で（たとえば脳内で）成長したためにユーヘドラルになる傾向があります（7）。Maherらによって提示された電子顕微鏡画像。 （2）研究対象の脳には、球形と自形の2種類のマグネタイトが存在することを文書化し、外部（大気汚染）と内部（生体）の2つの異なるソースに由来することを示唆しています。この結論は、汚染地域からの空中PMで一般的な他の遷移金属ナノ粒子の存在によってさらに裏付けられます。

脳組織での外部由来のマグネタイトの発見から生じる疑問の1つは、豊富な追加のマグネタイトが人間の健康に悪影響を与えるかどうか。疫学および毒物学の研究から、PM2.5への曝露が呼吸器および心血管疾患による死亡率および入院の増加に関連していることはよく知られています（11）。より粗い粒子も健康に有害な影響を与える可能性があるという証拠が増えています（12）。ただし、相互作用は、サイズに依存することに加えて、構造、化学組成、形状、表面積と反応性、収着特性、溶解度など、他の粒子特性の影響を受けます。健康への悪影響には、慢性気管支炎、喘息の悪化、線維症、および肺がんが含まれます（13）。これらの病気の背後にあるメカニズム、および粒子の特性への依存性は、まだよくわかっていません。最も可能性の高いメカニズムには、フリーラジカルの過剰な生成が含まれます。これは、細胞膜、タンパク質、およびDNAへの酸化的損傷、および炎症を引き起こして永続させる化学物質の放出につながる可能性があります（14、15）。

マグネタイトの人間の健康への影響に関しては、脳と呼吸器系の両方について公表されたデータが存在します。たとえば、マグネタイトの脳内の存在は、アルツハイマー病を含むいくつかの神経変性疾患に関連している可能性があり、酸化ストレスが病因に重要な役割を果たしているようです（16、17）。異なるマグネタイトサイズの画分（ナノ粒子を含む）と用量に24時間曝露されたヒト肺細胞を用いたインビトロ実験では、研究された粒子はわずかに細胞毒性であるが、ROS形成の増加、ミトコンドリア損傷、および遺伝毒性効果をもたらすことが明らかになった（18）。結果は、ROS形成が肺細胞におけるマグネタイトの遺伝毒性において重要な役割を果たすという結論を可能にしました。一方、マグネタイトナノ粒子は、表面修飾（コーティング）された場合、毒性が大幅に低下する可能性があります（19）。

ただし、人間にマグネタイトが存在すると、生物学的可能性など、他の潜在的な影響もあります。携帯電話、電力線、電化製品によって生成される弱い磁場に関連する障害、またはMRI手順中に強い磁場にさらされることによる高磁場飽和効果（7）。同時に、マグネタイトのナノ粒子は、標的化ドラッグデリバリーの担体として使用できるため、生物医科学において特に興味深いものです（20）。さらに、マグネタイトナノ粒子は、交流磁場の印加によって誘発された熱が癌細胞の壊死を引き起こすが、周囲の正常組織に損傷を与えない、ハイパーサーミアベースの癌治療に利用することができます（21）。さまざまな研究者がさらに、内因性マグネタイトが、人間の脳や他の生物における情報の知覚、伝達、および長期保存に重要な役割を果たす可能性があることを提案しています（22）。

細胞内でのマグネタイトの発生したがって、組織は興味深い二分法を表しています。一方で、ミネラルは、さまざまな種類の生物の磁気受容とナビゲーション、したがって生存に重要な役割を果たすことができ、他方では、特に次の場合に、人間に有害な影響を与える可能性があります。汚染された都市環境で高濃度のPMにさらされています。