Zanieczyszczenie powietrza od dawna kojarzone jest ze schorzeniami układu oddechowego i sercowo-naczyniowego. Jednak najnowsze badania wskazują, że może ono również odgrywać istotną rolę w rozwoju chorób metabolicznych, takich jak otyłość, insulinooporność czy cukrzyca typu 2. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Zurychu i Case Western Reserve University w Cleveland ujawnia, w jaki sposób długotrwała ekspozycja na drobne cząstki zanieczyszczeń wpływa na funkcjonowanie organizmu na poziomie epigenetycznym.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak drobne cząstki PM2,5 wpływają na metabolizm organizmu
- Jakie zmiany zachodzą w brunatnej tkance tłuszczowej po ekspozycji na zanieczyszczenia
- Na czym polegają zmiany epigenetyczne wywołane zanieczyszczonym powietrzem
- Jakie enzymy mogą być nowym celem terapii chorób metabolicznych
PM2,5 – groźne cząstki obecne w miejskim powietrzu
Zespół badawczy skupił się na cząstkach PM2,5 – to drobne cząsteczki zanieczyszczeń powietrza o średnicy mniejszej niż 2,5 mikrometra, które mogą przenikać głęboko do płuc i układu krążenia. Myszy laboratoryjne przez 24 tygodnie były codziennie przez 6 godzin, 5 dni w tygodniu, eksponowane na powietrze zawierające stężone PM2,5 lub na powietrze filtrowane. Taki model miał możliwie wiernie odwzorować przewlekłe narażenie człowieka na zanieczyszczenia miejskie.
Zaburzenia metabolizmu i brunatna tkanka tłuszczowa
Po kilku miesiącach ekspozycji myszy wdychające zanieczyszczone powietrze wykazywały oznaki zaburzeń metabolicznych, w tym spadek wrażliwości na insulinę. Szczególną uwagę badaczy przykuła brunatna tkanka tłuszczowa – odpowiedzialna za produkcję ciepła i spalanie kalorii.
W szczególności stwierdziliśmy, że ekspresja ważnych genów w brunatnej tkance tłuszczowej, które regulują jej zdolność do wytwarzania ciepła, przetwarzania lipidów i radzenia sobie ze stresem oksydacyjnym, została zaburzona. Zmianom tym towarzyszyło zwiększone gromadzenie się tłuszczu oraz oznaki uszkodzenia i zwłóknienia tkanek – mówi prof. Francesco Paneni.
Mechanizmy epigenetyczne – nowy punkt uchwytu
Zespół badawczy zbadał również, jakie mechanizmy molekularne odpowiadają za te zmiany. Odkryto, że zanieczyszczenie powietrza prowadzi do zmian epigenetycznych, czyli modyfikacji regulacji ekspresji genów bez ingerencji w sam kod DNA. Kluczowe były tu dwa enzymy – HDAC9 i KDM2B, odpowiedzialne za modyfikację histonów, białek wokół których owija się DNA.
Po eksperymentalnym stłumieniu tych enzymów, funkcjonowanie brunatnej tkanki tłuszczowej uległo poprawie, natomiast zwiększenie ich aktywności doprowadziło do dalszego spadku metabolizmu – dodaje Paneni.
Zmiany te wpływały na metylację DNA oraz remodeling chromatyny, ograniczając dostęp do genów odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie metabolizmu energetycznego.
Zanieczyszczenie powietrza jako czynnik metaboliczny
Badania dostarczają mocnych dowodów na to, że długotrwała ekspozycja na drobne zanieczyszczenia powietrza zaburza funkcjonowanie brunatnej tkanki tłuszczowej. To z kolei prowadzi do upośledzenia metabolizmu glukozy i sprzyja insulinooporności.
Nasze odkrycia pomagają wyjaśnić, w jaki sposób zanieczyszczenia środowiska, takie jak PM2,5, przyczyniają się do rozwoju insulinooporności i chorób metabolicznych, a także wskazują na potencjalne nowe cele w profilaktyce i leczeniu – podsumowuje Paneni.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Ekspozycja na PM2,5 prowadzi do zaburzeń metabolicznych i insulinooporności u myszy.
- Brunatna tkanka tłuszczowa traci zdolność do spalania kalorii i wykazuje oznaki uszkodzenia oraz zwłóknienia.
- Zmiany epigenetyczne, w tym remodeling chromatyny i metylacja DNA, wpływają na aktywność genów.
- HDAC9 i KDM2B to kluczowe enzymy odpowiedzialne za te zmiany – mogą stać się nowym celem terapeutycznym.
Źródło:
- JCI Insight
- University of Zurich
