Ученые показали, как загрязнения от дизельного топлива активируют респираторные рефлексы, которые могут потенциально ухудшить такие состояния, как бронхиальная астма.
Исследование под руководством ученых из Имперского колледжа в Лондоне впервые продемонстрировало механизм, посредством которого выхлопные частицы дизельного топлива, являющиеся основным компонентом загрязнения воздуха в европейских городах, непосредственно воздействуют на легкие, инициируя такие симптомы, как сужение дыхательных путей и кашель. Предыдущие исследования обнаружили сильную связь между загрязнением воздуха в городах и респираторными симптомами, такими как кашель и одышка, но основной механизм воздействия был неясен.
Побочные продукты сгорания дизельного топлива, называемые полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), непосредственно стимулируют нервы в легких, вызывая рефлекторный ответ в дыхательных путях, установила международная команда. Полученные данные могут показать ключевую связь между воздействием загрязнения воздуха на улицах города и респираторными симптомами, которые приводят к госпитализации людей, подверженных повышенному риску – например, дети, пожилые люди и лица с респираторными заболеваниями.
В крупных европейских городах, таких как Лондон, рекомендованные уровни загрязнения воздуха уже превышены, и результаты исследования – еще одна причина, по которой необходимо обратить на это внимание. Загрязнение затронет всех, но людей с бронхиальной астмой – больше всего.
Ранее ученые показали, что воздействие загрязнения воздуха на легкие астматиков коррелирует с концентрацией вдыхаемых ультрамелкозернистых частиц, хотя точный механизм этого неясен. Эти крошечные частицы (диаметром менее 100 нм) могут проникать глубоко в легкие и настолько малы, что клетки распознают их как биологические молекулы, которые могут поглощаться и обрабатываться, что, возможно, объясняет их неблагоприятные последствия для здоровья. Однако новые данные свидетельствуют о более сложном механизме.
Когда частицы в дизельном выхлопе были обработаны для отделения нерастворимого углеродного ядра от растворимой наружной органической фракции, исследователи обнаружили, что химические вещества на их поверхности (ПАУ) непосредственно стимулировали нервы, в то время как центральные частицы углерода этого не делали. Небольшие размеры частиц, по мнению ученых, помогают химическим веществам проникать глубоко в легкие и кросс-мембраны.
Это исследование, в котором приняли участие многопрофильные ученые, помогло устранить ранее неизвестные эффекты воздействия частиц загрязненного воздуха при респираторных симптомах.
В работе команда международных ученых использовала специальный дизельный генератор, который имитирует реальные условия городской среды, чтобы проверить воздействие на морской свинке и тканях нервной системы животных. Эффекты были также испытаны на ткани человека с использованием секции блуждающего нерва из донорской легочной ткани.
Исследователи обнаружили, что когда ткань подвергалась воздействию ПАУ, стимулировались сенсорные нервы, ответственные за рефлекторные реакции и инициирующие общие респираторные симптомы, такие как кашель и хрипы. Данные свидетельствуют о том, что при вдыхании этих органических соединений они взаимодействуют с рецепторами в дыхательных путях, вызывая окислительный стресс. Это напряжение открывает ионные каналы, нарушая электрохимический баланс и затрагивая нервы.
Эти данные были дополнительно подтверждены с использованием нервной ткани мышей, не имеющих функционирующего ионного канала (TRPA1), в котором это изменение электрохимического баланса в нервах и последующие симптомы не наблюдались.
Работа показала, что частицы от дизельного выхлопа могут активировать ионные каналы, стимулируя нервы в легких. Это может быть причиной респираторных симптомов, которые наблюдаются после воздействия загрязнения воздуха в городах.
В предыдущем исследовании, проведенном в 2013 году, группа исследователей показала, что высокий уровень загрязнения воздуха на оживленной лондонской Оксфорд-стрит оказывает влияние на легкие людей с астмой по сравнению с воздействием в менее загрязненных районах города. Результаты обнаружили связь между уровнями ультрамелкозернистых частиц (в том числе дизельных выхлопных частиц) на улице и уменьшением функции легких.
Авторы поясняют, что последняя работа добавляет доказательства, демонстрирующие прямые последствия загрязнения воздуха для общественного здравоохранения. В сочетании с предыдущими клиническими исследованиями, в которых люди подвергались действию частиц выхлопных газов дизельного топлива в лаборатории, механизм иллюстрирует эффекты типичной экспозиции для людей, живущих и работающих в городской среде.
Значительное число госпитализаций случается с людьми, страдающими от обострений респираторных заболеваний. Если станет возможно предотвратить эти обострения, которые являются следствием увеличения симптомов, сократится число людей, нуждающихся в стационарном лечении.
Связь загрязнения из-за транспорта с кашлем расширяет сферу охвата людей, затронутых этой постоянной проблемой общественного здравоохранения. Это исследование дополнительно подчеркивает негативные последствия выбросов выхлопных газов дизельными двигателями для чувствительных к ним людей и укрепляет научную базу данных, поддерживающую меры по улучшению качества воздуха в Великобритании.
Источник: Journal of Allergy and Clinical Immunology