Teadlased tuvastavad geneetilised vihjed, mis seovad õhusaastet neurodegeneratsiooniga

Teadlased tuvastavad geneetilised vihjed, mis seovad õhusaastet neurodegeneratsiooniga

Uued uuringud näitavad, et mürgine õhk võib ümber kujundada geenide aktiivsust ajus, luues potentsiaalselt aluse Alzheimeri ja Parkinsoni tõve tekkeks ning rõhutades vajadust varajase avastamise ja riskirühma kuuluvate töötajate tugevama kaitse järele.

Artikkel avaldati hiljutises ajakirjas avaldatud artiklisTeadusItaalia teadlased uurisid, kuidas õhusaaste epigeneetiliste modifikatsioonide kaudu soodustab neurodegeneratiivseid häireid (ND). Ta tõstis esile epigeneetiliste markerite kasutamise potentsiaali õhusaaste poolt põhjustatud varajaste muutuste tuvastamiseks, eriti kõrge riskiga rühmades. Nad rõhutasid vajadust täiendavate uuringute järele, et suunata töötervishoiu ja ennetavaid tervisestrateegiaid.

taustal

Noored täiskasvanud saastunud linnades näitavad murettekitavaid ajumuutusi. Nende ajukoes leiti vähenenud histoonimarkereid (H3K9me2/ME3) ja suurenenud DNA kahjustuse signaale, mis peegeldavad Alzheimeri tõve patoloogiat aastakümneid enne tüüpilist diagnoosimise vanust.

ND-d on pikaajalised seisundid, millega kaasneb aju või närvisüsteemi närvirakkude kadu, mis põhjustab olulisi probleeme mälu, mõtlemise, meeleolu ja füüsilise funktsiooniga. Alzheimeri tõbi ja Parkinsoni tõbi on kõige levinumad ja mõjutavad miljoneid inimesi kogu maailmas. Rahvastiku vananedes suureneb nende haigusseisunditega inimeste arv. Paljud juhtumid on seotud ennetatavate riskiteguritega, sealhulgas kehvad elustiiliharjumused, madal haridus või sissetulek ning kokkupuude keskkonnareostusega.

Õhusaaste koosneb kahjulikest osakestest ja gaasidest, mis pärinevad looduslikest allikatest, nagu metsatulekahjud ja inimtegevus, sealhulgas kütuse põletamine, liiklus ja tehaseheitmed. Osakesed võivad kanda toksilisi aineid, sealhulgas raskmetalle, baktereid ja lenduvaid kemikaale. Kuigi õhusaaste on peamiselt seotud südame- ja kopsuhaigustega, on see nüüd seotud ka ajukahjustuse ja suurenenud NDS-i riskiga. Teatud töötajad, nagu kaevurid, tehase töötajad ja autojuhid, võivad olla eriti ohustatud.

Kuidas õhusaaste mõjutab aju

Õhusaaste võib aju tervist mõjutada kahe peamise tee kaudu: otsese ja kaudse. Otsene tee hõlmab ülipeente osakeste ja teatud gaaside sisenemist vereringesse või nina kaudu ajju, mis võib põhjustada hematoentsefaalbarjääri (BBB) ​​kahjustusi ja põletikku. Mõned saasteained, nagu lämmastikdioksiid (NO₂), muunduvad aktiivseteks ühenditeks, mis mõjutavad aju funktsiooni, samas kui teised, näiteks lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ) kogunevad ajukoesse nende rasvlahustuvuse tõttu. Kuigi tõendid nende saasteainete otsese ajumõju kohta on endiselt piiratud, on uuringud näidanud, et sellised ained nagu nanoplast, plii ja mangaan võivad läbida BBB ja ajurakke.

Kaudne rada hõlmab saasteaineid, mis käivitavad põletikku või keemilisi signaale (nagu tsütokiinid, rakuvälised vesiikulid või kopsust/ajust pärinevad eksosoomid) sellistes elundites nagu kopsud või sooled. Seejärel liiguvad need molekulid läbi vereringe ajju, häirides selle tasakaalu ja potentsiaalselt kognitiivseid ja emotsionaalseid probleeme. Õhusaaste võib häirida ka soolestiku ja nina mikroobide tegevust ning mõjutada aju tervist soolestiku aju või haistmisaju telgede kaudu. Kuigi eksperimentaalsed tõendid alles ilmnevad, võib nende mehhanismide mõistmine aidata tuvastada keskkonna ajukahjustuse varaseid biomarkereid, eriti haavatavates elanikkonnarühmades, näiteks saastatud keskkonnas töötavates inimestes.

Epigeneetilised rajad

Ajurakud vabastavad hädasignaalid verre. Ekstratsellulaarsed vesiikulid, mis kannavad kahjustatud neuronite ja astrotsüütide epigeneetilist materjali, võivad muutuda äratuntavateks varajase potentsiaaliga biomarkeriteks, genereerides ajust "teate pudelis".

Epigeneetilised muutused reguleerivad aju funktsiooni, muutmata desoksüribonukleiinhappe (DNA) järjestusi. Need muutused on üliolulised aju arengu, sünaptilise plastilisuse ja mälu jaoks, kuid on tundlikud ka keskkonnamõjude, näiteks õhusaaste suhtes. Krooniline kokkupuude saasteainetega võib neid epigeneetilisi protsesse häirida, mis võib põhjustada ND-sid. On tõendeid, et selline kokkupuude võib suurendada kahjulike geenide ekspressiooni, vähendada kaitsvate geenide aktiivsust ja muuta mittekodeerivaid ribonukleiinhappeid (RNA-sid). Need muutused võivad ilmneda ammu enne sümptomeid, tuues esile epigeneetika nii riskifaktorina kui ka ND-de varajase biomarkerina.

Õhus olevad saasteained võivad häirida aju tööd, muutes mittekodeerivaid RNA-sid ja DNA metüülimist, mis mõlemad reguleerivad geeniekspressiooni. Loomade ja inimeste uuringud näitavad, et need muutused on seotud mälukaotuse, põletiku ja ND-dega. Enamik inimeste leide pärineb siiski perifeerse vere proovidest, mitte ajukoest, mis piirab kliinilist tõlgendamist. Toksiinid nagu tolueen, mangaan ja plii võivad vähendada kaitsvate geenide aktiivsust või suurendada kahjulike valkude tootmist ajus. Mõned mõjud võivad isegi järglastele edasi anda. Õhusaaste muudab ka DNA metüülimist veres ja ajukoes, suurendades potentsiaalselt haiguste riski kogu eluea jooksul, eriti varajase või pikaajalise kokkupuute korral.

Vähesed uuringud on uurinud, kuidas õhusaaste mõjutab tehniliste väljakutsete tõttu neurodegeneratiivsete haiguste (ND) histooni modifikatsioone. Varased tulemused näitavad aga seoseid õhusaaste ja muutunud histoonimarkerite, DNA kahjustuste ja Alzheimeri tõve patoloogia vahel nii inimestel kui hiirtel. Sünnieelne kokkupuude osakestega mõjutab histooni demetüleerimise tõttu aju arengut, eriti meestel, tuues esile soopõhised haavatavused. Plastosakesed ja raskmetallid häirivad ka histooni modifikatsioone ja põhjustavad oksüdatiivset stressi, mälukaotust ja neuropõletikku. Täpsemalt, mõned eksperimentaalsed tõendid histooni modifikatsioonide (nt mangaanist põhjustatud muutused) kohta pärinevad pigem süstimisuuringutest kui sissehingamisel kokkupuutest, mis tekitab ebakindlust tegelike sissehingamise riskide suhtes. Histooni deatsetülaasi inhibiitorid ja ühendid, nagu butüraat (uuritud pliiga kokkupuutunud hiirtel) näitavad potentsiaali mõningate nende mõjude ümberpööramisel ja pakuvad võimalusi tulevaseks ND-raviks.

Järeldused

Plasti käitlevad töötajad seisavad silmitsi nähtamatute ohtudega. Tootjate nanoosakesed või kahjustatud hingamisaparaadid satuvad ajju, põhjustades ajutisi haistmiskahjustusi ja põletikke – neurodegeneratiivsete haiguste varajased hoiatusmärgid.

Hiljutised uuringud näitavad tugevat seost õhusaaste ja NDS vahel peamiselt epigeneetiliste muutuste kaudu. Saasteained võivad muuta DNA metüülimist, mittekodeeriva RNA ekspressiooni ja histooni modifikatsioone, mis kõik soodustavad ajupõletikku ja -kahjustusi. Uued meetodid, nagu ekstratsellulaarsete vesiikulite analüüs veres, võivad aidata neid muutusi tuvastada ilma invasiivsete protseduurideta. Histooni modifikatsioonide uurimine on siiski tehniliselt keeruline. Peamised lüngad jäävad. Tegelik õhusaaste on keeruline, mistõttu on raske täpseid mõjusid uurida. Sellised tegurid nagu osakeste suurus, inimese tervis ja varases eas kokkupuude mõjutavad riski, kuid neid ei mõisteta täielikult. Anatoomilised erinevused loommudelite ja inimeste vahel (nt nina struktuur) muudavad inhalatsiooniuuringute tõlkimise veelgi keerulisemaks. Enamik uuringuid keskendub vanematele täiskasvanutele, lühiajalisele kokkupuutele ja piiratud arvule saasteainetele, jättes tähelepanuta pikaajalised ja varajased mõjud. Samuti uuritakse selliseid haigusi nagu hulgiskleroos, amüotroofiline lateraalskleroos (ALS) ja Huntingtoni tõbi.

Tulevased uuringud peaksid olema pikaajalised, hõlmama nooremaid populatsioone ja võtma arvesse vähem uuritud saasteaineid ja kokkupuuteviise, nagu toitumine või soolestiku ja aju koostoimed. Oomikatehnoloogiate ja tehisintellekti kombinatsioon võib aidata tuvastada biomarkereid ja viia ennetavate ravimeetodite väljatöötamiseni. ND riski vähendamiseks on oluline ka parem töö- ja keskkonnakaitse, eriti kõrge riskiga rühmade puhul. Regulatiivsete mõjude käsitlemine nõuab epigeneetiliste vahendite valideerimist kliiniliseks kasutamiseks.

Allikad: