Исследователи обнаружили, что 69 метаболитов значительно изменились при изменении загрязнения воздуха. Их результаты были опубликованы сегодня (29 мая) в журнале Environmental Health Perspectives.
Исследование выявило две основные метаболические сигнатуры, одна из которых состоит из липидов, а вторая включает дипептиды, полиненасыщенные жирные кислоты, таурин и ксантин. Исследователи отмечают, что многие из этих метаболитов участвуют в окислительном стрессе, воспалении, сердечно-сосудистой и нервной системах.
Выводы основаны на исследовании загрязнения воздуха на Олимпийских играх в Пекине, проведенном во время Олимпийских игр 2008 года в Китае, когда были введены временные меры контроля за загрязнением воздуха. Исследование провела эпидемиолог UB Лина Му.
В исследовании участвовал 201 взрослый до реализации инициативы по улучшению качества воздуха в Пекине, когда уровень загрязнения воздуха был высоким. Исследователи следили за ними во время Игр, когда уровень загрязнения воздуха был низким, а затем, когда его уровень вернулся к своему обычному максимуму в городе с населением 21 миллион человек. Подгруппа из 26 некурящих в возрасте от 30 до 65 лет была выбрана для анализа метаболомики.
Метаболиты – это небольшие молекулы, которые являются конечным продуктом воздействия окружающей среды, такого как загрязнение воздуха и обмен веществ в организме. "Думайте о нашем теле как об обществе. Эти метаболиты занимают разные должности, такие как учитель, фермер, рабочий, солдат. Нам нужно, чтобы каждый из них функционировал должным образом, чтобы поддерживать здоровую систему », – сказал Му, доктор философии, доцент кафедры эпидемиологии и гигиены окружающей среды Школы общественного здравоохранения и медицинских профессий UB.
«Наше исследование показало, что в организме человека наблюдались системные изменения на уровне метаболитов до, во время и после Олимпийских игр 2008 года в Пекине, когда резко изменилось загрязнение атмосферного воздуха», – сказал Чжунчжэн Ню, соавтор докторской диссертации.
Молекулы в основном принадлежали к семействам липидов и дипептидов.
Исследование дает исследователям более широкий взгляд на молекулярный механизм, лежащий в основе воздействия загрязнения воздуха на организм человека. В большинстве предыдущих исследований рассматривалось лишь небольшое количество молекул. Однако человеческое тело сложное, и молекулы влияют друг на друга.
Му и ее коллеги использовали метод «омикс», новую платформу, которая может одновременно измерять всю коллекцию всех обнаруживаемых метаболитов – 886 в их исследовании.
Вместо того, чтобы исследовать эти молекулы одну за другой, Му и ее команда использовали сетевой анализ, чтобы проанализировать их все вместе.
«Мы обнаружили, что эти метаболиты вместе отражают относительно полную картину реакции человеческого организма на загрязнение воздуха», – сказала соавтор статьи Рэйчел Хейджман Блэр, доцент биостатистики в UB.
Она и ее команда разработали новый метод анализа, использованный в исследовании
Ответы включают клеточную стабильность, окислительный стресс, антиоксидант и воспаление.
Исследователи неоднократно измеряли метаболомику, когда загрязнение воздуха было высоким, низким и высоким. Такой дизайн имитировал «естественный эксперимент» с учетом изменений, не связанных с изменениями загрязнения воздуха.
Это предоставило более убедительные доказательства, чем предыдущие исследования.
Загрязнение воздуха – это воздействие на окружающую среду, которого невозможно избежать людям, живущим в таких местах, как Пекин. Всемирная организация здравоохранения сообщает, что 91 процент населения мира живет в местах, где качество воздуха превышает нормы ВОЗ.
При вдыхании загрязнители воздуха стимулируют дыхательную систему организма, включая нос и легкие.
Му объясняет, что некоторые клетки в организме могут быть напрямую поражены этими загрязнителями воздуха, их мембрана может быть повреждена, их секреция может быть нарушена, и они могут посылать сигнальные молекулы в другие органы для последующих реакций. Метаболиты – это все эти сломанные мембраны, секретируемые продукты и сигналы.
«Улавливание этих молекул говорит нам о том, что происходит, когда люди подвергаются воздействию загрязнения воздуха», – сказал Му.
Загрязнение воздуха также вызывает окислительный стресс клеток, который разрушает клеточные мембраны.
Исследователи обнаружили, что количество молекул, которые служат строительными блоками клеточных мембран, повышалось при повышении уровня загрязнения воздуха. Разрушенные клеточные мембраны высвобождают различные виды липидных молекул.
Некоторые из этих липидных молекул с помощью ферментов превращаются в воспалительные молекулы, которые могут быть вредными для организма.
«Хорошо, что мы также обнаружили некоторые защитные молекулы, а именно антиоксиданты, количество которых также увеличивается при высоком уровне загрязнения воздуха, что указывает на то, что в нашем организме есть защитная система для уменьшения вреда», – сказал Му.
По словам Му, исследования, подобные этому, могут помочь выявить людей, наиболее уязвимых к загрязнению воздуха, а также найти потенциальные биологические пути для лечения, которое снижает вред для организма.