Wpływ zanieczyszczeń powietrza na raka płuc

FPM to oznaczenie opisujące drobne pyły zawieszone, których cząsteczki unoszą się w powietrzu. Zostały one uznane za czynniki rakotwórcze pierwszej grupy. Dotychczas naukowcy nie wiedzieli, w jaki sposób pył prowadzi do rozwoju raka płuc. Jednak najnowsze doniesienia rzucają światło na mechanizm, który zapoczątkowuje procesy nowotworowe w komórkach.

Naukowcy zaobserwowali mechanizm, dzięki któremu wyjaśniają, jak pył i inne zanieczyszczenia powietrza zmieniają tkankę płucną, co może prowadzić do wystąpienia raka płuc.

Dotychczasowa zagadka

Odkrycia te są obiecujące, gdyż mogą doprowadzić do opracowania nowych metod zapobiegania lub leczenia początkowych zmian w płucach, czyli de facto do skutecznych przeciwdziałań wobec rozwijającej się chorobie. Publikacja wyników badań ukazała się na łamach „eLife”.

Co ciekawe, według słów współautora pracy Zhenzhena Wanga, pracownika naukowego Uniwersytetu w Nanjing, wdychany pył zawieszony nie działa bezpośrednio na wzrost komórek rakowych, mimo że ma możliwość powodowania mutacji. Konkluzja badacza jest taka, że nowe spojrzenie sugeruje, iż FPM może prowadzić do rozwoju nowotworów pośrednio, wspierając wzrost guza. Podał taki przykład: niektóre badania sugerują, że FPM może uniemożliwiać komórkom odpornościowym przemieszczanie się tam, gdzie są potrzebne – tłumaczy.

Peroksydazyna jako mediator raka płuc

W celu sprawdzenia tych możliwości Wang wraz z zespołem naukowców zebrali wdychany pył zawieszony z siedmiu miejsc w Chinach i zbadali następnie jego wpływ na główne komórki odpornościowe, które pełnią funkcje obronne. Komórki te nazywamy cytotoksycznymi limfocytami T (CTL), bronią przed wzrostem guza. Z testów prowadzonych na myszach wynikało, że CTL były angażowane do niszczenia komórek nowotworowych w płucach – uprzednio podano myszom owe komórki raka płuc oraz zapewniono całkowity brak działania FPM. Natomiast w analogicznym doświadczeniu z różnicą w postaci wystawienia na działanie FPM  przenikanie przez tkankę CTL było opóźnione, co potencjalnie pozwalało zatem komórkom nowotworowym na osiedlenie się w tkance płucnej.

Należało więc zbadać: dlaczego CTL nie wnikały do płuc tak szybko w płucach wystawionych na działanie FPM. Zespół w tym celu badał zarówno same CTL, jak i strukturę tkanki płucnej. Naukowcy stwierdzili, że CTL wystawione na działanie FPM nadal mogły się przemieszczać, ale ta ekspozycja poskutkowała drastycznym skurczeniem się struktury tkanki płucnej i przestrzeni do migracji komórek odpornościowych. Dodatkowo zaobserwowali znacznie wyższy poziom kolagenu w drogach oddechowych, czyli białka zapewniającego biomechaniczne wsparcie dla komórek i tkanek, przez co komórki odpornościowe miały trudności z poruszaniem się w tkance płucnej.

Dalsza analiza tkanki wykazała, że zmiany strukturalne były spowodowane wzrostem podtypu kolagenu zwanego kolagenem IV, ale zespół nadal nie mógł zrozumieć, jak  wdychany pył zawieszony wywołuje ten efekt. Odpowiedź znaleźli, gdy przyjrzeli się dokładniej zmianom strukturalnym kolagenu IV i enzymowi odpowiedzialnemu za ich powstawanie – peroksydazynie. Enzym ten napędza specyficzny rodzaj wiązań krzyżowych. Jak się okazało, ekspozycja na FPM powoduje oraz potęguje w tkance płucnej właśnie to samo działanie.

Nowy cel w terapii raka płuc

Zhenzhen Wang  wyjawia, że odkrycie tego mechanizmu prowadzącego do całego procesu było największym zaskoczeniem. Z objaśnień badacza wynika, że enzym peroksydazyny przykleja się do FPM w płucach, przez co zwiększa się jego aktywność. Ten fakt z kolei niesie poważne konsekwencje, ponieważ gdziekolwiek FPM znajdzie się w płucach, zwiększona aktywność peroksydazyny będzie prowadzić do zmian strukturalnych w tkance płucnej. Mówiąc prościej, skutkiem tych procesów może być trzymanie komórek odpornościowych z dala od rosnących komórek nowotworowych, czyli zaniechanie reakcji obronnej.

Profesor Lei Dong, współautor pracy, podkreśla znaczenie badań, gdyż ujawniają one zupełnie nowy mechanizm, dzięki któremu wdychane drobne cząsteczki pośrednio przyczyniają się  do rozwoju raka płuc. Naukowcy dowiedli, że białka przylegające do drobnych cząstek stałych mogą wpływać ujemnie w poważnym stopniu. Mogą rozpocząć aktywność patogenną. Odkrycie badaczy, że enzym peroksydazyny pośredniczy w tych procesach, pozwala zrozumieć jego rolę i wziąć go za cel w zapobieganiu chorobom płuc spowodowanym zanieczyszczeniem powietrza.