Мы уже знаем, что воздействие загрязнения воздуха вредно для нас, и особенно это вредно для наших легких. Однако то, что происходит на молекулярном уровне, вызывая повреждение легких, до сих пор не было хорошо известно.
Новое исследование, проведенное учеными из Центра передовых исследований иммунологии (IFReC) при Университете Осаки, Япония, выявило механизм, посредством которого загрязнение воздуха повреждает дыхательные пути, и в ходе этого процесса определило лечение, потенциально способное обратить этот процесс вспять.
«Наши результаты оказались весьма информативными», — заявил ведущий автор Норико Синдзё, доктор философии, исследователь IFReC. «Мы обнаружили, что загрязнители воздуха PM 2.5 негативно влияют на мукоцилиарный клиренс, основной защитный механизм в дыхательных путях. Мукоцилиарный клиренс в основном включает захват загрязняющих веществ в липкую слизь, а затем выметание загрязняющих веществ из дыхательных путей с помощью волосовидных выростов, называемых ресничками».
Ресничные клетки — это клетки легких, выстланные волосовидными структурами, называемыми ресничками. Как заявил Синдзё, реснички играют важную роль в очистке дыхательных путей от мусора. Каждая ресничная клетка в дыхательных путях оснащена 200–300 ресничками, наличие которых увеличивает площадь поверхности этих клеток, по оценкам, в сотни раз по сравнению с обычными клетками. Именно это делает ресничные клетки основной точкой контакта с загрязнителями окружающей среды.
Мелкие твердые частицы, называемые PM 2.5, поскольку их частицы имеют размер 2,5 микрометра или меньше, обычно поступают из природных и антропогенных источников: выхлопные газы автомобилей и грузовиков, угольные электростанции, промышленные объекты, лесные пожары и пыльные бури. Многие из этих загрязнителей могут генерировать активные формы кислорода (ROS), что приводит к окислительному стрессу, который может повредить клетки и ткани, в конечном итоге вызывая проблемы со здоровьем.
Исследователи обнаружили, что загрязняющие вещества вызывают окисление полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), обнаруженных в мембранах реснитчатых клеток, что приводит к образованию в дыхательных путях реактивных молекул, называемых альдегидами, полученными из перекиси липидов. Их реактивность позволяет им изменять клетки, что приводит к дисфункции и повреждению, которые могут распространяться на реснички. Когда они повреждены, клетки и прикрепленные к ним реснички менее способны выводить мусор из легких, тем самым увеличивая риск инфекции.
Исследуя способы устранения клеточных повреждений и восстановления нормальной функции, ученые изучили ген, который вырабатывает альдегиддегидрогеназу (ALDH1A1) — фермент, участвующий в расщеплении альдегидов.
«Альдегиддегидрогеназа (ALDH1A1) — это фермент, который играет важную роль в защите от альдегидов», — сказал корреспондент исследования Ясутака Окабе, доцент IFReC, который особенно интересуется механизмами гомеостаза дыхательных путей. «Мы использовали экспериментальных мышей, у которых отсутствовал ALDH1A1, чтобы исследовать влияние загрязняющих веществ в воздухе без гена. Как и ожидалось, у мышей были нарушены формирование и функционирование ресничек и высокий уровень альдегидов».
Мыши, у которых отсутствовал ALDH1A1, также подвергались повышенному риску развития серьезной легочной инфекции при воздействии PM 2.5. Однако, когда исследователи вводили мышам препарат, повышающий уровень ALDH1A1, их мукоцилиарная функция восстанавливалась.
«В целом эти результаты показывают, что метаболизм альдегидов обеспечивает устойчивость ресничек и проливает свет на его терапевтический потенциал в смягчении респираторных заболеваний, связанных с загрязнением воздуха», — говорят исследователи.
В будущих исследованиях будет изучено влияние метаболизма альдегидов на другие респираторные заболевания, включая астму, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и муковисцидоз, которые также связаны с воздействием PM 2,5.
