Как загрязнение воздуха изменяет ткань легких, повышая восприимчивость к раку

Согласно исследованию, опубликованному сегодня в электронная жизнь.


Полученные результаты могут привести к новым подходам к профилактике или лечению начальных изменений легких, которые приводят к заболеванию.

Крошечные вдыхаемые мелкие твердые частицы (FPM), обнаруженные в загрязнителях воздуха, были признаны канцерогеном группы 1 и серьезной угрозой для глобального здравоохранения. Однако механизм возникновения рака FPM остается неясным.

«Несмотря на способность вызывать мутации, недавние исследования показывают, что FPM напрямую не способствует — и даже может подавлять — рост клеток рака легких», — объясняет первый автор Чжэньчжэнь Ван, младший научный сотрудник Нанкинского университета (NJU), Нанкин. , Китай, которая провела исследование между лабораториями NJU и Университета Макао, где ее спонсировала стипендия Университета Макао. «Это говорит о том, что FPM может привести к раку через косвенные средства, которые поддерживают рост опухоли. Например, некоторые исследования показывают, что FPM может препятствовать перемещению иммунных клеток туда, где они необходимы».

Чтобы изучить эту возможность, Ван и его команда собрали FPM из семи мест в Китае и изучили его влияние на основные иммунные клетки, которые защищают от роста опухоли, называемые цитотоксическими Т-клетками (ЦТЛ). У мышей, которым вводили клетки рака легкого, которые не подвергались воздействию FPM, ЦТЛ рекрутировали в легкие для разрушения опухолевых клеток. Напротив, у мышей, чьи легкие подвергались воздействию FPM, инфильтрация ЦТЛ задерживалась, что потенциально позволяло опухолевым клеткам закрепляться в легочной ткани.

Чтобы выяснить, почему ЦТЛ не проникают в легкие так быстро в легких, подвергшихся воздействию FPM, команда изучила как сами ЦТЛ, так и структуру легочной ткани. Они обнаружили, что CTL, подвергшиеся воздействию FPM, все еще сохраняли свою миграционную способность, но воздействие FPM резко сжимало структуру легочной ткани и пространства, между которыми перемещаются иммунные клетки. Кроме того, был намного более высокий уровень коллагена — белка, обеспечивающего биомеханическую поддержку клеток и тканей. Когда команда изучала движение ЦТЛ у мышей, в ткани легкого, подвергшейся воздействию FPM, ЦТЛ с трудом двигались, тогда как в необработанной ткани они могли двигаться свободно.

Дальнейший анализ ткани показал, что структурные изменения были вызваны увеличением подтипа коллагена, называемого коллагеном IV, но команда до сих пор не знала, как это вызвало FPM. Они нашли ответ, когда более внимательно изучили структурные изменения коллагена IV и фермента, ответственного за их создание, называемого пероксидазином. Этот фермент управляет определенным типом перекрестного связывания, которое, как было обнаружено, вызывает и усугубляет воздействие FPM в легочной ткани.

«Самой удивительной находкой стал механизм, по которому происходил этот процесс», — говорит Ван. «Фермент пероксидазин прикрепился к FPM в легких, что повысило его активность. В совокупности это означает, что везде, где FPM попадает в легкие, повышенная активность пероксидазина приводит к структурным изменениям в легочной ткани, которые могут удерживать иммунные клетки снаружи и подальше от них. рост опухолевых клеток».

«Наше исследование раскрывает совершенно новый механизм, с помощью которого вдыхаемые мелкие частицы способствуют развитию опухолей легких», — заключает старший автор Лей Донг, профессор Школы наук о жизни Нанкинского университета. «Мы предоставляем прямые доказательства того, что белки, которые прилипают к мелким частицам, могут вызывать значительный и неблагоприятный эффект, вызывая патогенную активность. Наше открытие, что пероксидазин является медиатором этого эффекта в легочной ткани, идентифицирует его как специфическую и неожиданную мишень для предотвращения заболевание легких, вызванное загрязнением воздуха».