Исследование, проведенное учеными из Имперского колледжа Лондона, является первым, демонстрирующим механизм, с помощью которого частицы выхлопных газов дизельных двигателей, являющиеся основным компонентом загрязнения воздуха в европейских городах, напрямую влияют на легкие, вызывая такие симптомы, как сжатие дыхательных путей и кашель. .Предыдущие исследования показали тесную связь между загрязнением воздуха в городах и респираторными симптомами, такими как кашель, хрипы и одышка, но лежащий в основе механизм неясен.В последнем исследовании, опубликованном в Журнале аллергии и клинической иммунологии, международная группа ученых показала, что побочные продукты сжигания дизельного топлива — так называемые полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — напрямую стимулируют нервы в легких, вызывая рефлекторный ответ. в дыхательных путях.
Результаты могут служить ключевой связью между воздействием загрязненного воздуха на городских улицах и респираторными симптомами, которые могут привести к госпитализации людей с повышенным риском, таких как очень молодые, пожилые и люди с респираторными заболеваниями.«В крупных европейских городах, таких как Лондон, мы уже превышаем рекомендуемые уровни загрязнения воздуха, и эти результаты являются еще одной причиной, по которой нам необходимо снизить эти уровни», — сказала профессор Мария Бельвиси, руководитель группы респираторной фармакологии в Imperial’s National Heart and Институт легких, руководивший исследованием. «Загрязнение затронет всех, но еще больше затронет людей с сопутствующими заболеваниями, такими как астма».Ранее ученые показали, что воздействие загрязнения воздуха на легкие астматиков коррелирует с концентрацией вдыхаемых мелких сверхмелкозернистых частиц, хотя точный механизм не был ясен.
Эти крошечные частицы (менее 100 нм в диаметре) могут проникать глубоко в легкие и настолько малы, что клетки распознают их как биологические молекулы, которые могут поглощаться и обрабатываться, что, возможно, объясняет их неблагоприятное воздействие на здоровье. Однако новые данные предполагают более сложный механизм.
Когда частицы в выхлопных газах дизельного двигателя были обработаны для отделения нерастворимого углеродного ядра от растворимой внешней органической фракции, исследователи обнаружили, что химические вещества на их поверхности (ПАУ) напрямую стимулируют нервы, а центральные углеродные частицы — нет. Исследователи говорят, что небольшой размер частиц помогает химическим веществам проникать глубоко в легкие и проникать через мембраны, где они могут активировать нервы.Профессор Терри Тетли, со-ведущий автор, а также из Имперского национального института сердца и легких, сказал: «Это исследование, в котором участвовала многопрофильная группа ученых, помогает устранить ранее неизвестное влияние загрязнения воздуха твердыми частицами на респираторные симптомы.
Результаты далее подчеркивают потенциальное воздействие загрязнения городского воздуха на здоровье населения, особенно на людей с сопутствующими заболеваниями ".Работая с исследователями из Королевского колледжа Лондона и Университета Британской Колумбии, команда профессора Белвиси использовала коммерчески доступные выхлопные газы дизельного топлива и дизельный генератор, которые имитируют «реальные» условия городской среды, чтобы проверить эффекты воздействия на модели морской свинки и нервной ткани животных.
Эффекты были также протестированы на ткани человека с использованием срезов блуждающего нерва из донорской ткани легкого, которая была избыточной для потребности в трансплантации.Исследователи обнаружили, что при воздействии на ткань ЛАГ сенсорные нервы, ответственные за рефлекторные реакции и вызывающие общие респираторные симптомы, такие как кашель и хрипы, стимулировались.
Данные свидетельствуют о том, что при вдыхании этих органических соединений они взаимодействуют с рецепторами дыхательных путей, вызывая окислительный стресс. Затем этот стресс каскадирует и открывает ионные каналы, нарушая электрохимический баланс и заставляя нервы «зажигаться».Эти результаты были дополнительно подтверждены с использованием нервной ткани мышей, лишенной функционирующего ионного канала (называемого TRPA1), у которых не было замечено этого изменения электрохимического баланса в нервах и последующих симптомов.
«Наша работа показывает, что частицы выхлопных газов дизельного двигателя могут активировать эти ионные каналы, стимулируя нервы в легких. Это может быть причиной респираторных симптомов, которые мы наблюдаем после воздействия загрязнения городского воздуха», — пояснил профессор Бельвиси.В предыдущем исследовании, проведенном в 2013 году, группа, в которую входили исследователи из Imperial, показала, что высокий уровень загрязнения воздуха на оживленной лондонской Оксфорд-стрит оказал ощутимое влияние на легкие людей, страдающих астмой, по сравнению с воздействием в менее загрязненных районах города.
Результаты показали связь между уровнем ультрамелких частиц (включая частицы выхлопных газов дизельных двигателей) на улице и снижением функции легких.Профессор Бельвиси объяснил, что последняя работа добавляет к растущему количеству доказательств, демонстрирующих прямое воздействие загрязнения воздуха на здоровье населения. В сочетании с предыдущими клиническими исследованиями воздействия, в которых люди подвергались действию реальных уровней частиц выхлопных газов дизельных двигателей в лаборатории, механизм иллюстрирует эффекты типичного воздействия на людей, живущих и работающих в городских условиях.
«Главное здесь — профилактика», — сказал профессор Бельвиси. «Значительное количество госпитализаций приходится на людей, страдающих обострениями респираторных заболеваний. Если мы сможем предотвратить эти обострения, которые являются следствием усиления симптомов, у нас будет меньше людей, нуждающихся в стационарном лечении».Д-р Крис Карлстен из Университета Британской Колумбии и соавтор исследования сказал: «Связь загрязнения, связанного с дорожным движением, с кашлем расширяет круг лиц, затронутых этой постоянной проблемой общественного здравоохранения, и это может побудить граждан выразить озабоченность. так что правительство отреагирует соответствующими действиями. Это отличный пример первоклассной науки о загрязнении воздуха, еще раз побуждающей к действию в реальном мире ».
Д-р Ян Мадуэй из группы экологических исследований Королевского колледжа Лондона добавил: «Это исследование дополнительно подчеркивает неблагоприятное воздействие выхлопных газов дизельных двигателей на чувствительных людей и укрепляет научную базу данных, поддерживающих меры по улучшению качества воздуха в Великобритании».