Вдыхание воздуха, насыщенного вредными веществами от городских выбросов или дыма от пожаров в лесах, известно своими негативными последствиями для легких и сердечно-сосудистой системы. Однако новое исследование раскрывает влияние этих токсинов на мозг, указывая на возможное развитие таких недугов, как болезнь Альцгеймера или аутизм.
Ученые выявили механизм, через который вредные вещества могут нарушать нормальное функционирование нейронов, препятствуя их взаимодействию и обмену сигналами, что в итоге приводит к повреждению клеток. Результаты исследования были опубликованы в PNAS - официальном журнале Национальной академии наук США.
Ранее было установлено, что загрязнение воздуха коррелирует с развитием астмы и сердечно-сосудистых заболеваний. Эпидемиологические данные также предполагают, что воздействие загрязнителей может повышать риск возникновения недугов мозга, включая болезнь Альцгеймера и аутизм. Однако точные биологические пути, связывающие эти явления, оставались неизвестными. Исследователи стремились понять, как именно вдыхание загрязненного воздуха может привести к повреждению головного мозга, изучая конкретные химические реакции для определения потенциальных целей для будущих терапевтических подходов и профилактики.
Исследовательская группа сосредоточила внимание на процессе S-нитрозилирования. Этот процесс происходит при присоединении молекулы, связанной с азотной кислотой, к атомам серы в белках, что изменяет их функцию. Ученые предполагают, что этот процесс, который может быть вызван воспалениями, старением и воздействием токсинов, является ключевым фактором нарушения работы нейронов.
Нейробиолог Стюарт Липтон обнаружил S-нитрозилирование более двадцати лет назад и связал его с различными заболеваниями мозга. Он предположил, что загрязнение может вызвать S-нитрозилирование белков, необходимых для поддержания здоровья мозга. Для проверки этой гипотезы команда исследовала белок CRTC1, который регулирует гены, важные для памяти и обучения.
Липтон отметил, что эпидемиологические данные показывают связь между воздействием мелких частиц и молекул NOx от пожаров, автомобильных выхлопов и табачного дыма с риском развития заболеваний мозга. Его группа обнаружила химическую реакцию S-нитрозилирования белка, которая приводит к изменению структуры серосодержащих аминокислот в белках. Эта реакция, сокращенно обозначаемая как SNO, может вызвать "SNO-бурю" в мозгу из-за загрязнения воздуха. S-нитрозилирование CRTC1 является одним из таких событий и приводит к потере памяти.
Исследователи сначала экспериментировали с культурами нейронов, чтобы увидеть, происходит ли S-нитрозилирование белка CRTC1 при воздействии на него молекулы, вызывающей эту реакцию. Установлено, что CRTC1 необходим для формирования новых синапсов в мозге, что важно для процесса обучения и запоминания. Подвергнув клетки влиянию этой молекулы, они обнаружили изменение в CRTC1. Аналогичные изменения были замечены и в ткани мозга мышей с моделью болезни Альцгеймера, что предполагает связь этого процесса с этим заболеванием.
Изображение на обложке: freepik.com
