Загрязнение воздуха давно признано фактором риска для множества заболеваний — от астмы до проблем с сердцем. Но недавние данные вскрывают неожиданную и тревожную связь между крошечными частицами, которыми мы дышим каждый день, и развитием одной из самых коварных форм старческого слабоумия. Речь идёт о деменции с тельцами Леви — расстройстве, которое долгое время оставалось в тени более известной болезни Альцгеймера. Учёные выяснили: мелкодисперсная пыль способна запускать в мозге цепочку событий, приводящую к накоплению токсичных белковых скоплений.
Что такое РМ2.5 и почему это важно
Мелкие частицы загрязнения, обозначаемые как РМ2.5, представляют собой взвесь размером менее 2.5 микрометров. Настолько малы, что способны проникать глубоко в лёгкие и даже попадать в кровоток. Источников у этой напасти хватает:
- выхлопы автомобилей;
- промышленные выбросы;
- дым от лесных пожаров;
- сжигание топлива для отопления.
Ранее исследователи связывали воздействие таких частиц с ухудшением когнитивных функций и повышенным риском болезни Альцгеймера. Однако механизмы влияния на другие формы слабоумия оставались загадкой.
Деменция с тельцами Леви как мишень загрязнения
Деменция с тельцами Леви занимает второе место по распространённости среди нейродегенеративных недугов. Её главная особенность — скопления белка альфа-синуклеина внутри нервных клеток. Эти образования нарушают работу нейронов, приводя к прогрессирующей потере памяти, проблемам с движением и галлюцинациям.
Команда из Университета Джонса Хопкинса решила проверить гипотезу: не провоцирует ли загрязнённый воздух формирование именно этих патологических структур? Для этого учёные объединили масштабный анализ медицинских данных миллионов пациентов с экспериментами на лабораторных мышах.
Долгие годы связь между воздухом и слабоумием оставалась «чёрным ящиком», внутренности которого никто не видел. Теперь появилась возможность заглянуть внутрь.
Анализ данных о здоровье миллионов людей
Исследователи изучили записи более 56 миллионов пожилых американцев, охваченных программой Medicare с 2000 по 2014 год. Особое внимание уделялось первым госпитализациям, связанным с диагнозом деменции с тельцами Леви. Используя почтовые индексы, специалисты оценили уровень долгосрочного воздействия РМ2.5 в районах проживания пациентов.
Картина оказалась весьма красноречивой. Каждое увеличение концентрации мелкодисперсных частиц (измеряемое как межквартильный диапазон) сопровождалось:
- ростом риска болезни Паркинсона с деменцией на 17 процентов;
- повышением вероятности развития деменции с тельцами Леви на 12 процентов.
Эти показатели превысили данные предыдущих работ, где рассматривались все формы слабоумия вместе. Учёные учли множество сопутствующих факторов — от социально-экономического статуса до климатических условий.
Эксперименты на мышах раскрыли механизм воздействия
Чтобы понять биологическую основу выявленной связи, команда провела серию опытов с грызунами. Использовались несколько групп животных: обычные мыши, особи без гена альфа-синуклеина и носители человеческой мутации, вызывающей раннюю форму Паркинсона.
Мышам вводили небольшие дозы загрязнённого воздуха непосредственно в носовые проходы через день на протяжении нескольких месяцев. Результаты оказались поразительными. У обычных грызунов наблюдались:
- уменьшение объёма мозговых структур, отвечающих за память и принятие решений;
- гибель нервных клеток;
- ухудшение показателей в тестах на обучение и запоминание.
А вот мыши, лишённые альфа-синуклеина, не проявили подобных изменений. Это прямо указывает: присутствие данного белка критически необходимо для того, чтобы загрязнение нанесло урон мозгу.
Особенно уязвимыми оказались носители мутации, связанной с Паркинсоном. После пяти месяцев воздействия РМ2.5 у них сформировались обширные отложения альфа-синуклеина, а поведение стало напоминать признаки когнитивного упадка. Структура этих белковых скоплений отличалась от обычных возрастных изменений и напоминала формы, характерные для пациентов с деменцией.
Токсичный штамм белка, порождённый загрязнением
Исследователи пошли дальше и создали в лабораторных условиях синтетический вариант токсичного белкового штамма, который образуется под влиянием РМ2.5. Они смешали очищенный альфа-синуклеин с частицами загрязнённого воздуха и дали белкам слипнуться. Полученная субстанция оказалась устойчивой к разрушению и крайне ядовитой для нейронов.
При введении в мозг мышей этот штамм распространялся по нервной ткани и провоцировал поведенческие симптомы, схожие с деменцией с тельцами Леви. В отличие от него, обычные белковые скопления вызывали менее выраженные последствия.
Генетический анализ показал: изменения активности генов в мозге мышей, подвергшихся воздействию такого штамма, поразительно напоминали картину у людей с диагнозом деменции с тельцами Леви. Совпадение оказалось более точным, чем при сравнении с пациентами, страдающими болезнью Паркинсона без слабоумия.
Загрязнение воздуха действует как катализатор, заставляя белок сворачиваться в агрессивную и токсичную форму, устойчивую к разрушению и способную распространяться по всему мозгу.
Ограничения и перспективы дальнейших исследований
Несмотря на убедительность результатов, авторы признают наличие некоторых ограничений. В части работы, касающейся людей, использовались данные о госпитализациях — это не позволяет точно установить момент начала болезни. Оценка уровня загрязнения по почтовым индексам не учитывает индивидуальные особенности: сколько времени человек проводит на улице, какова вентиляция в его доме и так далее.
В опытах на грызунах частицы вводились через нос, а не вдыхались всем организмом. Такой подход обеспечил контролируемую доставку РМ2.5, но может отличаться от реальных условий. Кроме того, продолжительность эксперимента относительно невелика по сравнению с десятилетиями человеческого старения.
Будущие исследования направлены на выявление конкретных химических компонентов РМ2.5, наиболее опасных для мозга. Учёные также планируют изучить взаимодействие генетических факторов риска с воздействием окружающей среды, чтобы понять, почему одни люди более уязвимы перед нейротоксичным эффектом загрязнённого воздуха.
Полученные данные открывают новые горизонты в понимании того, как внешняя среда влияет на процессы старения мозга. Защита чистоты воздуха оказывается не просто вопросом здоровья лёгких или сердца — это важнейшая стратегия сохранения когнитивных функций и снижения бремени деменции для общества. Возможно, строгие нормы качества воздуха станут одним из ключевых инструментов профилактики нейродегенеративных недугов в будущем.