A tudósok olyan genetikai nyomokat azonosítanak, amelyek a légszennyezést a neurodegenerációval kapcsolják össze

A tudósok olyan genetikai nyomokat azonosítanak, amelyek a légszennyezést a neurodegenerációval kapcsolják össze

Az új kutatások azt mutatják, hogy a mérgező levegő átformálhatja az agy génaktivitását, potenciálisan megalapozva az Alzheimer- és a Parkinson-kórt, és aláhúzza a korai felismerés és a veszélyeztetett munkavállalók erősebb védelmének szükségességét.

A cikk a Journal legutóbbi cikkében jelent megIscienceOlasz kutatók azt vizsgálták, hogy a levegőszennyezés epigenetikai módosításokon keresztül hogyan járul hozzá a neurodegeneratív rendellenességekhez (ND). Felvetette az epigenetikai markerek alkalmazásának lehetőségét a levegőszennyezés által kiváltott korai változások kimutatására, különösen a magas kockázatú csoportokban. Hangsúlyozták, hogy további kutatásokra van szükség a foglalkozási és megelőző egészségügyi stratégiák irányításához.

háttér

A fiatal felnőttek a szennyezett városokban riasztó agyi változásokat mutatnak. Csökkent hisztonmarkereket (H3K9me2/ME3) és megnövekedett DNS-károsodási jeleket találtak az agyszövetükben, ami az Alzheimer-kórt évtizedekkel a diagnózis tipikus kora előtti patológiáját tükrözi.

Az ND-k olyan hosszú távú állapotok, amelyek az idegsejtek elvesztésével járnak az agyban vagy az idegrendszerben, ami jelentős memória-, gondolkodási, hangulati és fizikai funkciókbeli problémákhoz vezet. Az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór a leggyakoribb és emberek millióit érinti világszerte. Ahogy a népesség öregszik, az ilyen betegségekkel küzdők száma növekszik. Sok eset megelőzhető kockázati tényezőkkel jár, beleértve a rossz életmódbeli szokásokat, az alacsony iskolai végzettséget vagy jövedelmet, valamint a környezetszennyezésnek való kitettséget.

A levegőszennyezés természetes forrásokból származó káros részecskékből és gázokból áll, például erdőtüzekből és emberi tevékenységekből, beleértve az üzemanyag elégetését, a közlekedést és a gyári kibocsátásokat. A részecskék mérgező anyagokat hordozhatnak, beleértve a nehézfémeket, baktériumokat és illékony vegyi anyagokat. Bár a levegőszennyezés elsősorban a szív- és tüdőbetegségekhez kapcsolódik, ma már az agykárosodáshoz és az NDS fokozott kockázatához is kapcsolódik. Bizonyos munkavállalók, például bányászok, gyári munkások és sofőrök különösen veszélyeztetettek lehetnek.

Hogyan hat a levegőszennyezés az agyra

A levegőszennyezés két elsődleges úton befolyásolhatja az agy egészségét: közvetlen és közvetett. A közvetlen út során ultrafinom részecskék és bizonyos gázok belépnek a véráramba, vagy az orron keresztül eljutnak az agyba, ami potenciálisan károsíthatja a vér-agy gátat (BBB) ​​és gyulladást okozhat. Egyes szennyező anyagok, például a nitrogén-dioxid (NO₂) olyan aktív vegyületekké alakulnak, amelyek befolyásolják az agy működését, míg mások, például az illékony szerves vegyületek (VOC) zsírban oldódó természetük miatt felhalmozódnak az agyszövetben. Noha ezeknek a szennyező anyagoknak az agyra gyakorolt ​​közvetlen hatásairól továbbra is korlátozott bizonyíték áll rendelkezésre, a vizsgálatok kimutatták, hogy az olyan anyagok, mint a nanoműanyagok, az ólom és a mangán átjuthatnak a BBB-n és az agysejteken.

Az indirekt útvonal olyan szennyező anyagokat foglal magában, amelyek gyulladást vagy kémiai jeleket váltanak ki (például citokinek, extracelluláris hólyagok vagy tüdő/agy eredetű exoszómák) olyan szervekben, mint a tüdő vagy a belek. Ezek a molekulák azután a véráramon keresztül eljutnak az agyba, megzavarják annak egyensúlyát, és potenciálisan kognitív és érzelmi problémákhoz vezethetnek. A levegőszennyezés a bél- és orrmikrobák működését is megzavarhatja, és a bélagyon vagy a szaglóagy tengelyein keresztül befolyásolhatja az agy egészségét. Míg a kísérleti bizonyítékok még mindig felmerülnek, ezeknek a mechanizmusoknak a megértése segíthet a környezeti agykárosodás korai biomarkereinek azonosításában, különösen a sérülékeny populációkban, például a szennyezett környezetben dolgozó munkavállalókban.

Epigenetikai utak

Az agysejtek vészjeleket bocsátanak ki a vérbe. A sérült neuronokból és asztrocitákból származó epigenetikus anyagot hordozó extracelluláris vezikulák a korai potenciál felismerhető biomarkereivé válhatnak, és „üzenetet küldenek egy üvegben” az agyból.

Az epigenetikai változások a dezoxiribonukleinsav (DNS) szekvenciák megváltoztatása nélkül szabályozzák az agy működését. Ezek a változások kulcsfontosságúak az agy fejlődésében, a szinaptikus plaszticitásban és a memóriában, de érzékenyek a környezeti stresszekre is, például a levegőszennyezésre. A szennyező anyagoknak való krónikus expozíció megzavarhatja ezeket az epigenetikai folyamatokat, ami potenciálisan ND-ekhez vezethet. Bizonyíték van arra, hogy az ilyen expozíció növelheti a káros gének expresszióját, csökkentheti a védőgének aktivitását, és megváltoztathatja a nem kódoló ribonukleinsavakat (RNS-eket). Ezek a változások jóval a tünetek előtt jelentkezhetnek, kiemelve az epigenetikát, mint az ND-k kockázati tényezőjét és korai biomarkerejét.

A levegőben lévő szennyező anyagok megzavarhatják az agyműködést a nem kódoló RNS-ek és a DNS-metiláció megváltoztatásával, amelyek mindkettő szabályozza a génexpressziót. Állatokon és embereken végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy ezek a változások memóriavesztéssel, gyulladással és ND-kkel járnak. A legtöbb emberi lelet azonban perifériás vérmintákból származik, nem agyszövetből, ami korlátozza a klinikai értelmezést. A toxinok, például a toluol, a mangán és az ólom csökkenthetik a védőgének aktivitását, vagy fokozhatják a káros fehérjék termelődését az agyban. Egyes hatások akár a leszármazottakra is átörökíthetők. A levegőszennyezés megváltoztatja a DNS-metilációt is a vérben és az agyszövetben, potenciálisan növelve a betegségek kockázatát az egész életen át, különösen korai vagy hosszú távú expozíció esetén.

Kevés tanulmány vizsgálta, hogy a légszennyezés hogyan befolyásolja a hiszton módosulásait neurodegeneratív betegségekben (ND) a technikai kihívások miatt. A korai eredmények azonban összefüggést mutatnak a légszennyezés és a megváltozott hisztonmarkerek, a DNS-károsodás és az Alzheimer-kór patológiája között mind az emberekben, mind az egerekben. A részecskéknek való prenatális expozíció befolyásolja az agy fejlődését, különösen a férfiaknál, a hiszton-demetiláció miatt, kiemelve a nemre jellemző sebezhetőséget. A műanyag részecskék és a nehézfémek szintén megzavarják a hiszton módosulásait, és oxidatív stresszt, memóriavesztést és ideggyulladást okoznak. A hisztonmódosítások (például mangán által kiváltott változások) néhány kísérleti bizonyítéka az inhalációs expozíció helyett injekciós vizsgálatokból származik, ami bizonytalanságot teremt a valós inhalációs kockázatokkal kapcsolatban. A hiszton-dezacetiláz inhibitorok és az olyan vegyületek, mint a butirát (ólomnak kitett egereken vizsgálva), potenciálisan visszafordíthatják ezeket a hatásokat, és lehetőséget biztosítanak a jövőbeni ND-kezelésekhez.

Következtetések

A műanyagokkal foglalkozó dolgozók láthatatlan fenyegetésekkel néznek szembe. A gyártóktól származó nanorészecskék vagy a sérült légzőkészülékek bejutnak az agyba, átmeneti szaglási károsodást és gyulladást okozva – ez a neurodegeneratív betegségek korai figyelmeztető jele.

A legújabb kutatások azt mutatják, hogy a légszennyezés és az NDS között erős kapcsolat van, főként epigenetikai változásokon keresztül. A szennyező anyagok megváltoztathatják a DNS-metilációt, a nem kódoló RNS-expressziót és a hisztonmódosításokat, amelyek mindegyike hozzájárul az agy gyulladásához és károsodásához. Az olyan új módszerek, mint a vérben lévő extracelluláris vezikulák elemzése, segíthetnek észlelni ezeket a változásokat invazív eljárások nélkül. A hisztonmódosítások tanulmányozása azonban technikailag továbbra is kihívást jelent. Kulcshézagok maradnak. A valós világ légszennyezettsége összetett, ami megnehezíti a pontos hatások tanulmányozását. Az olyan tényezők, mint a részecskeméret, az egyéni egészség és a korai életkor kitettsége befolyásolják a kockázatot, de nem teljesen ismertek. Az állatmodellek és az emberek közötti anatómiai különbségek (pl. az orr szerkezete) tovább bonyolítják az inhalációs vizsgálatok fordítását. A legtöbb kutatás az idősebb felnőttekre, a rövid távú expozícióra és korlátozott számú szennyezőanyagra összpontosít, figyelmen kívül hagyva a hosszú távú és korai hatásokat. Olyan betegségeket is tanulmányoznak, mint a sclerosis multiplex, az amiotrófiás laterális szklerózis (ALS) és a Huntington-kór.

A jövőbeni vizsgálatoknak hosszú távúnak kell lenniük, fiatalabb populációkat kell magukban foglalniuk, és figyelembe kell venniük a kevésbé vizsgált szennyeződéseket és az expozíciós módokat, például az étrendet vagy a bél-agy kölcsönhatásokat. Az omika technológiák és a mesterséges intelligencia kombinációja segíthet azonosítani a biomarkereket, és megelőző terápiák kifejlesztéséhez vezethet. A jobb munka- és környezetvédelem, különösen a magas kockázatú csoportok esetében, szintén elengedhetetlen az ND kockázatának csökkentéséhez. A szabályozási következmények kezelése megköveteli az epigenetikai eszközök klinikai felhasználásra történő validálását.

Források: