Ученые обнаружили биомаркеры нарушений сердца из-за загрязненного воздуха
Исследователи из Медицинской системы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выявили новые биомаркеры в крови людей и мышей, подвергавшихся воздействию загрязненного воздуха. Эти биомаркеры связаны с нарушениями в работе митохондрий и обмене жиров, что может объяснить влияние загрязнения воздуха на сердечно-сосудистую систему.
Загрязнение воздуха негативно сказывается на функционировании клеток. В образцах крови были обнаружены два типа метаболитов — длинноцепочечные дикарбоновые кислоты (ДКА) и ацилкарнитины средней и длинной цепи (АК). Их уровень увеличивался после воздействия загрязняющих веществ как у мышей, так и у людей.
Работа была опубликована в журнале Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology (ATVB). Ранее исследования этой группы уже устанавливали связь между загрязнением воздуха и сердечно-сосудистыми заболеваниями, однако механизм этого воздействия оставался неясным.
Новые данные указывают на возможную роль митохондрий, отвечающих за производство энергии. Повреждение митохондрий нарушает переработку жиров, что приводит к накоплению определенных метаболитов в крови.
Для выявления изменений ученые проанализировали образцы крови, полученные в рамках двух предыдущих исследований с участием мышей и людей. Мышей подвергали воздействию дизельного выхлопа в течение двух недель. В исследовании с людьми участвовали 26 здоровых некурящих взрослых из Лос-Анджелеса, которые летом 2014 и 2015 годов находились в Пекине в течение 10 недель.
Исследователи определили отдельные молекулы — метаболиты — и сравнили их концентрацию после контакта с загрязненным воздухом. В обеих группах уровень длинноцепочечных ДКА и АК средней и длинной цепи увеличивался.
ДКА и АК связаны с нарушениями окисления жирных кислот, что помогает клеткам извлекать энергию из жиров. Одной из причин таких нарушений может быть дисфункция митохондрий.
По мнению ученых, накопление этих веществ может свидетельствовать о клеточном стрессе и повреждении липидов в печени. Эти изменения рассматриваются как один из ранних эффектов воздействия загрязненного воздуха на организм.
Таким образом, митохондриальные нарушения могут быть одним из механизмов, связывающих загрязнение воздуха с сердечно-сосудистыми последствиями. Полученные данные помогают лучше понять изменения в организме до появления выраженных заболеваний.
Важной частью работы стало сопоставление результатов двух исследований, где ученые искали изменения, проявляющиеся после загрязнения воздуха как у животных, так и у людей.
В эксперименте с мышами использовалось воздействие дизельного выхлопа, тогда как участники человеческого исследования подвергались воздействию реальной городской среды в Пекине. Это позволило сравнить метаболические изменения при различных вариантах загрязнения.
В обоих случаях были выявлены сходные изменения уровня ДКА и АК в крови. Авторы считают, что такое совпадение подтверждает гипотезу о связи загрязнения воздуха с нарушением обмена жирных кислот и работой митохондрий.
Загрязнение воздуха остается глобальной проблемой, но последствия воздействия развиваются не у всех людей одинаково. Признаки тех, кто столкнется с серьезными последствиями, могут проявляться уже после появления заболеваний.
Исследователи предполагают, что увеличение концентрации обнаруженных метаболитов в плазме крови в будущем может помочь выявлять последствия загрязнения на более ранней стадии, когда сердечно-сосудистые, метаболические или желудочно-кишечные заболевания еще не успели развиться.
Авторы отмечают, что выявленные биомаркеры могут стать инструментом для раннего выявления изменений, связанных с загрязнением. Работа показывает связь между воздействием загрязненного воздуха и метаболическими нарушениями, но не доказывает, что эти изменения сами по себе приводят к конкретным заболеваниям.
