Своє нове дослідження вчені Чиказького університету проводили в лабораторії молекулярної інженерії під орудою доцентки Джойс Чен. Команда зрештою виявила причину, через яку інтенсивне куріння в середньому віці вдвічі збільшує ризик розвитку деменції в літньому віці. Розгадка криється в порушенні балансу заліза в мозку екзосомами легень.
Екзосоми – це крихітні позаклітинні мембранні пухирці (наночастинки розміром 30–200 нм), які передають інформацію між клітинами.
Результати дослідження, які опублікував журнал Science Advances, свідчать: розвиток деменції в курців пояснюється порушенням зв’язку між легенями та мозком, що спричинене нікотином.
Зв’язок між курінням та недоумством роками непокоїв учених
Дослідники й раніше знали, що інтенсивне куріння в середньому віці призводить до нейродегенеративних захворювань. Серед них деменція була найменш вивченим наслідком куріння з простої, але жахливої причини: вона розвивається в пізнішому віці, а курці часто помирають раніше.
Багато теорій звинувачували куріння в тому, що воно згубно впливає на судинну та дихальну системи, десятиліттями перекриваючи приплив кисню до мозку.
Однак автори нової роботи виявили раніше невідомий шлях з легень до мозку через легеневі нейроендокринні клітини (PNEC). Під час дії нікотину ці клітини виділяють екзосоми, що порушують баланс заліза в нейронах та викликають симптоми деменції.
«Це дослідження встановлює чітку вісь «легені-мозок», що допомагає пояснити, чому куріння пов’язане зі зниженням когнітивних функцій та ризиком нейродегенеративних захворювань. Розуміючи, як екзосоми порушують гомеостаз заліза, ми відкриваємо нові можливості для захисту нейронів від пошкоджень, спричинених курінням», – зауважив Куї Чжан, співавтор дослідження.
Незалежно від того, чи підтвердиться виявлений причинно-наслідковий зв’язок, це дослідження вже є значним кроком уперед.
«Легені – не просто пасивна ціль для впливу диму, а активний сигнальний орган, що впливає на патологію головного мозку». Джойс Чен.
Місток від легень до мозку
PNEC є унікальними клітинами, що поєднують в собі функції нервових та ендокринних клітин та є досить складними для вивчення. Й передусім тому, що їх у легенях – менш ніж один відсоток.
Але команді вдалося отримати достатню для дослідження кількість індукованих PNEC (iPNEC) за допомогою диференціювання людських стовбурових плюрипотентних клітин.
Під впливом нікотину клітини iPNEC виділяли велику кількість екзосом. Ці екзосоми, які клітини iPNEC виробляли у відповідь на нікотин, були багаті на білок трансферин. За його допомогою організм регулює потік заліза у кровотоку.
Застосування цієї моделі до людського організму може означати, що з кожною затяжкою сигарети, сигари або вейпа легеневі клітини PNEC викидають величезну кількість речовини, що впливає на засвоєння організмом заліза.
Викид трансферину, по суті, помилково сигналізував би організму про необхідність змінити спосіб регулювання рівня заліза. Мандрівний нерв, що тягнеться від мозку до органів по всьому тілу та регулює такі процеси як серцебиття, дихання і травлення, передав би цей сигнал назад у мозок.
«Цей дисбаланс заліза призводить до окиснювального стресу, мітохондріальної дисфункції та підвищення експресії α-синуклеїну – характерних ознак нейродегенеративних захворювань», – підсумувала Джойс Чен.
Дослідження пролило нове світло на взаємодію легень та мозку, а також на те, яку роль відіграє нікотин у порушенні зв’язку між ними.
