Почему курение может повышать риск развития деменции?

Корреляция, связывающая курение и нейродегенерацию, хорошо задокументирована: одно исследование 2011 года показало, что интенсивное курение в среднем возрасте более чем на 100% повышает риск развития деменции, болезни Альцгеймера и сосудистой деменции в последующие 20 лет. Деменция – менее изученное последствие курения по простой, но ужасной причине: она развивается в более позднем возрасте, а курильщики, как правило, умирают раньше.

Многие теории, связывающие курение и деменцию, объясняют воздействие курения на сосудистую и дыхательную системы тем, что оно, по сути, перекрывает приток кислорода к мозгу в течение десятилетий употребления табака. Однако в исследовании Чикагского университета, опубликованном в журнале Science Advances, говорится о том, что в этом может быть задействовано вызванное никотином нарушение связи между легкими и мозгом.

В ходе исследования был обнаружен ранее неизвестный путь, соединяющий легкие и мозг через легочные нейроэндокринные клетки (ЛНЭК).

При воздействии никотина эти клетки высвобождают экзосомы, которые нарушают баланс железа в нейронах, вызывая симптомы, часто встречающиеся у пациентов с деменцией.

“Это исследование устанавливает четкую связь “легкие-мозг”, которая помогает объяснить, почему курение сигарет связано с когнитивными нарушениями и нейродегенеративными рисками”, – говорит Куй Чжан, научный сотрудник Чикагского университета и один из соавторов новой работы. “Понимая, как эти экзосомы нарушают гомеостаз железа, мы открываем новые возможности для защиты нейронов от повреждений, вызванных курением”.

Независимо от того, подтвердится ли причинно-следственная связь между курением и деменцией, само исследование является значительным шагом вперед в понимании учеными строения легких.

“Исследование показывает, что легкие являются не просто пассивной мишенью воздействия дыма, но и активным сигнальным органом, влияющим на патологию головного мозга”, – говорит автор-корреспондент доцент Джойс Чен из Притцкеровской школы молекулярной инженерии и Отделения онкологических исследований имени Бена Мэя.

От легких к мозгу

Легочные нейроэндокринные клетки – это уникальные клетки, которые сочетают в себе функции как нервных, так и эндокринных клеток. Они являются важными сенсорами дыхательных путей, но их сложно изучать, поскольку они взаимодействуют и с синапсами, и с гормонами.

“Главная проблема заключалась в чрезвычайной редкости легочных нейроэндокринных клеток , которые составляют менее 1% клеток легких, что делает их выделение и углубленное изучение практически невозможным”, – говорит Чжан.

Чтобы исследовать эти неуловимые, но важные клетки, команда ученых создала индуцированные легочные нейроэндокринные клетки (IPNEC), дифференцировав плюрипотентные стволовые клетки человека в количестве, достаточном для лабораторных исследований.

Под воздействием никотина индуцированные легочные нейроэндокринные клетки выделяют огромное количество экзосом – крошечных частиц, содержащих биологические материалы, такие как белки, липиды или нуклеиновые кислоты. Экзосомы вырабатываются большинством типов клеток, но экзосомы, которые легочные нейроэндокринные клетки вырабатывают в ответ на воздействие никотина, богаты белком под названием серотрансферрин, который организм использует для регуляции движения железа в кровотоке.

Применение этой модели к человеческому организму может означать, что при каждой затяжке сигареты, сигары или вейпа естественные легочные нейроэндокринные клетки выбрасывают огромное количество вещества, которое влияет на то, как организм усваивает железо.

“Никотин воздействует на легочные нейроэндокринные клетки, и эти клетки высвобождают огромное количество экзосом, что приводит к нарушению гомеостаза железа”, – говорит соавтор исследования Абхиманью Тхакур, который работал в Чикагском университете на факультете молекулярной и клеточной биологии во время исследования, а сейчас преподает на кафедре нейрохирургии Гарвардской медицинской школы. “Мы нашли маркеры, связанные с нейродегенерацией, которых становится все больше и они могут быть связаны со многими когнитивными расстройствами и деменцией”.

Предстоящая работа

По сути, выброс серотрансферрина – это сигнал организму, который, как правило, ошибочно, но все же побуждает его изменить способ регуляции уровня железа. Блуждающий нерв, который тянется от мозга к органам по всему телу, регулируя непроизвольные движения, такие как сердцебиение, дыхание и пищеварение, передает этот сигнал обратно в мозг.

“Нарушение гомеостаза железа приводит к окислительному стрессу, митохондриальной дисфункции и повышенной экспрессии α-синуклеина – характерным признакам нейродегенеративных заболеваний”, – говорит Чен.

Дисбаланс железа в нейронах также может спровоцировать ферроптоз – форму запрограммированной клеточной гибели – в клетках, которые не должны были погибать. Предыдущие исследования связывали ферроптоз как с болезнью Альцгеймера, так и с болезнью Паркинсона, но для установления причинно-следственной связи необходимы дополнительные исследования.

В ближайшее время команда ученых попытается выяснить, может ли блокирование экзосом – исходного источника сигнала – иметь терапевтическое применение. Несмотря на то, что до непосредственного применения на людях еще несколько лет, это исследование расширяет представления ученых о том, как взаимодействуют мозг и легкие.

“Понимание этих межорганных путей коммуникации имеет решающее значение для разработки более эффективных стратегий профилактики и лечения нейродегенеративных заболеваний”, – говорит Чен.

Подпишитесь на сайт Психолог в интернете
в Telegram, ВКонтакте или в MAX
Помощь психолога