Как фините прахови частици насърчават развитието на рак на белия дроб

Учени от Университета „Нанкин“ в Китай идентифицираха механизъм, който обяснява как фините прахови частици – най-масовият замърсител на атмосферния въздух – могат да причинят рак на белия дроб. Изследването, публикувано на 19 април 2022 г. в списанието eLife, е проведено в лаборатории в Университета „Нанкин“ и спонсорирано от Университета в Макао.

Фините прахови частици (ФПЧ), открити във въздуха, са признати за канцероген от група 1 и съществена заплаха за глобалното здраве. Въпреки това не е ясен механизмът, по който ФПЧ причиняват рак на белия дроб.

„Въпреки потенциала си да причиняват мутации, последните изследвания показват, че фините прахови частици не провокират директно – и дори могат да инхибират – растежа на раковите клетки в белия дроб.“, обяснява първият автор Женжен Уанг, асоцииран изследовател в Университета „Нанкин“. „Това предполага, че ФПЧ могат да доведат до рак чрез косвени пътища, които подпомагат растежа на тумора. Например някои проучвания показват, че фините прахови частици могат да попречат на имунните клетки да се придвижват към местата, където са необходими.“

Проучването

По време на изследването екипът анализира проби от атмосферния въздух в седем района в Китай и проучва ефектите на фините прахови частици върху имунните клетки, които предотвратяват развитието на рак, наречени цитотоксични Т-клетки (CTL). Експеримент с мишки показва, че при животните, които са били изложени на ФПЧ, инфилтрацията на CTL в белите дробове е забавена – потенциално позволявайки на туморните клетки да се установят в белодробната тъкан.

За да проучат защо цитотоксични Т-клетки са се придвижили толкова бавно към белите дробове, учените изследват както самите CTL, така и структурата на белодробната тъкан. В хода на проучването изследователите установяват, че CTL, изложени на ФПЧ, запазват своята миграционна способност, но експозицията на фини прахови частици компресира белодробната тъкан и пространствата, между които се движат имунните клетки. Освен това изследователите отчитат много по-високи нива на колаген – протеин, който подкрепя механичната работа на клетките и тъканите.

По-нататъшен анализ на белодробната тъкан показва, че структурните промени са причинени от повишените нива на подтип колаген, наречен колаген тип IV, и протеина пероксидазин.

Възможност за разработване на нови лечения

„Най-изненадващата находка беше механизмът, чрез който се случи този процес.“, казва Уанг. „Протеинът пероксидазин се закрепва за фините прахови частици в белите дробове*, което повишава неговата активност. Това води до структурни промени в белодробната тъкан, които затрудняват придвижването на имунните клетки към белия дроб.“

„Нашето проучване разкрива напълно нов механизъм, чрез който вдишаните фини прахови частици насърчават развитието на белодробен тумор.“, заключава Лей Донг, професор в Училището по естествени науки към Университета „Нанкин“. „Ние предоставяме преки доказателства, че протеините, които се прикрепват към фините прахови частици, могат да имат значителен и неблагоприятен ефект, предизвикващ патогенна активност. Нашето откритие, че пероксидазинът е медиаторът на този процес в белодробната тъкан, го идентифицира като специфична и неочаквана цел за предотвратяване на рак на белия дроб, причинен от замърсяването на въздуха.“

Според изследователите констатациите на проучването могат да доведат до разработването на нови подходи за предотвратяване или лечение на първоначалните промени в белодробната тъкан, които са причина за развитие на рак на белия дроб.

* Wang Zhenzhen et al. Air pollution particles hijack peroxidasin to disrupt immunosurveillance and promote lung cancer. Elife. 19 Apr 2022.