Как загрязнение воздуха приводит к сбоям иммунитета и повреждению легких

Загрязнение воздуха является глобальной проблемой здравоохранения: более 90% населения мира дышит воздухом, который превышает стандарты безопасности Всемирной организации здравоохранения. Особенно опасны мелкие и крупные твердые частицы, так как они способны проникать глубоко в легкие и кровоток. Хотя связь между загрязнением воздуха и респираторными заболеваниями хорошо установлена, до сих пор оставалось неясным, как именно эти загрязнители нарушают иммунные реакции в легких.

В недавнем исследовании команда ученых под руководством профессора Чангвана Хонга (Changwan Hong) из Медицинской школы национального университета Пусана (Pusan National University School of Medicine, Южная Корея) изучила, как длительное воздействие твердых частиц вызывает иммунный дисбаланс в легких. «Наше исследование показывает, что хроническое воздействие твердых частиц (PM10 и PM2.5) запускает вредные аллергоподобные (TH2) иммунные реакции в легких через активацию окислительного стресса и пути NRF2», — объясняет профессор Хонг. Статья была опубликована в журнале Redox Biology.

Используя мышиную модель, исследователи подвергали мышей ежедневному воздействию PM10 и PM2.5 в течение 16 недель. Затем они анализировали ткани легких, плазму и профиль иммунных клеток, чтобы оценить, как твердые частицы влияют на здоровье легких и функцию иммунной системы. У мышей, подвергшихся воздействию PM, наблюдались значительные признаки воспаления легких, включая утолщение альвеолярных стенок, инфильтрацию иммунных клеток и рубцевание тканей. Эти эффекты были более выражены в группе, подвергшейся воздействию PM2.5, который, как известно, проникает в более глубокие отделы легких.

Исследователи также отметили выраженный сдвиг иммунного ответа. Активность иммунных реакций типа TH1, связанных с защитными функциями, была подавлена, в то время как сигналы, связанные с TH2, усилились. Это включало повышенные уровни цитокинов, таких как IL-4, IL-5 и IL-13, а также более высокие уровни антител IgE и IgG1, которые связаны с астмой и аллергическим воспалением. Эти данные свидетельствуют о том, что длительное воздействие PM смещает иммунный баланс в сторону аллергического типа ответа.

Этот сдвиг иммунной реакции был тесно связан с активацией пути NRF2 — ключевого регулятора окислительного стресса. В нормальных условиях NRF2 защищает организм от повреждений, вызванных окружающей средой, но при хронической активации он, по-видимому, усугубляет воспаление. «Эта механистическая связь объясняет, почему загрязнение воздуха может ухудшать течение астмы и других аллергических заболеваний, выявляя NRF2 как ключевой фактор этого сдвига», — отмечает профессор Хонг.

Исследование дает представление о том, как хроническое загрязнение воздуха влияет на здоровье дыхательной системы на молекулярном уровне. Связав активацию NRF2 с иммунной перестройкой, полученные результаты указывают на новые потенциальные терапевтические мишени, такие как антиоксиданты или препараты, регулирующие активность NRF2.

«Наши результаты показывают, что снижение окислительного стресса или модуляция активности NRF2 могут стать новой стратегией лечения или профилактики воспалений аллергического типа, вызванных загрязнением, например, астмы», — говорит профессор Хонг.

В целом исследование дает более четкое понимание того, как загрязнение влияет на иммунную систему, и подчеркивает необходимость ужесточения стандартов качества воздуха для защиты уязвимых групп населения.