Новое исследование Университета в Буффало, основанное на уровнях до, во время и после Олимпийских игр в Пекине, показывает, как загрязнение воздуха влияет на организм человека на уровне метаболитов.
Исследователи обнаружили, что 69 метаболитов значительно изменились при изменении загрязнения воздуха. Их результаты были опубликованы сегодня (29 мая) в журнале Environmental He alth Perspectives.
Исследование выявило два основных метаболических признака, один из которых состоит из липидов, а второй включает дипептиды, полиненасыщенные жирные кислоты, таурин и ксантин. Исследователи отмечают, что многие из этих метаболитов участвуют в окислительном стрессе, воспалении, сердечно-сосудистой и нервной системах.
Выводы основаны на исследовании загрязнения воздуха на Олимпийских играх в Пекине, проведенном во время Олимпийских игр 2008 года в Китае, когда были введены временные меры по борьбе с загрязнением воздуха. Исследование проводилось под руководством эпидемиолога UB Лины Му.
В исследовании приняли участие 201 взрослый человек до инициативы Пекина по улучшению качества воздуха, когда загрязнение воздуха было высоким. Исследователи следили за ними во время Игр, когда загрязнение воздуха было низким, и после, когда уровни вернулись к своему обычному высокому уровню в городе с населением 21 миллион человек. Для метаболомного анализа была отобрана подгруппа из 26 некурящих в возрасте от 30 до 65 лет.
Метаболиты - это небольшие молекулы, которые являются конечными продуктами воздействия окружающей среды, например загрязнения воздуха, и метаболизма в организме. «Подумайте о нашем теле как об обществе. Эти метаболиты выполняют различные функции, такие как учитель, фермер, рабочий, солдат. Нам нужно, чтобы каждый из них функционировал должным образом, чтобы поддерживать здоровую систему», - сказал Му, доктор философии, доцент эпидемиологии и медицины. гигиена окружающей среды в Школе общественного здравоохранения и медицинских профессий UB.
«Наше исследование показало, что в человеческом организме произошли системные изменения на уровне метаболитов до, во время и после Олимпийских игр 2008 года в Пекине, когда резко изменилось загрязнение атмосферного воздуха», - сказал Чжунчжэн Ню, кандидат наук и научный сотрудник. автор.
Молекулы в основном принадлежали к семействам липидов и дипептидов.
Исследование дает исследователям более широкое представление о молекулярном механизме, лежащем в основе воздействия загрязнения воздуха на организм человека. В большинстве предыдущих исследований рассматривалось лишь небольшое количество молекул. Однако человеческое тело сложное, и молекулы влияют друг на друга.
Му и ее коллеги использовали метод «омикс», новую платформу, которая может измерять всю совокупность всех обнаруживаемых метаболитов - 886 в их исследовании - одновременно. Вместо того, чтобы исследовать эти молекулы одну за другой, Му и ее команда использовали сетевой анализ, чтобы проанализировать их все вместе.
«Мы обнаружили, что эти метаболиты вместе отображают относительно полную картину реакции человеческого организма на загрязнение воздуха», - сказала соавтор статьи Рэйчел Хагеман Блэр, доцент биостатистики в UB. Она и ее команда разработали новый метод анализа, использованный в исследовании
Реакция включает клеточную стабильность, окислительный стресс, антиоксидантную защиту и воспаление.
Исследователи неоднократно измеряли метаболомику, когда загрязнение воздуха было высоким, низким и высоким. Такой дизайн имитировал «естественный эксперимент» с учетом изменений, не связанных с изменениями загрязнения воздуха. Это дало более убедительные доказательства, чем предыдущие исследования.
Загрязнение воздуха - это воздействие на окружающую среду, которого не могут избежать люди, живущие в таких местах, как Пекин. Всемирная организация здравоохранения сообщает, что 91 процент населения мира проживает в местах, где качество воздуха превышает нормы ВОЗ.
При вдыхании загрязнители воздуха стимулируют дыхательную систему организма, в том числе нос и легкие. Му объясняет, что некоторые клетки в организме могут быть непосредственно поражены этими загрязнителями воздуха, их мембраны могут быть повреждены, их секреция может быть нарушена, и они могут посылать сигнальные молекулы в другие органы для последующих ответов. Метаболиты - это все эти разорванные мембраны, секретируемые продукты и сигналы.
«Захват этих молекул говорит нам о том, что происходит, когда люди подвергаются воздействию загрязнения воздуха», - сказал Му.
Загрязнение воздуха также вызывает клеточный окислительный стресс, который разрушает клеточные мембраны.
Исследователи обнаружили, что уровень некоторых молекул, которые служат строительными блоками клеточных мембран, повышается, когда повышается уровень загрязнения воздуха. Разорванные клеточные мембраны высвобождают различные виды липидных молекул. Некоторые из этих липидных молекул с помощью ферментов превращаются в воспалительные молекулы, которые могут нанести вред организму.
«Хорошо то, что мы также обнаружили, что некоторые защитные молекулы, а именно антиоксиданты, также увеличиваются при высоком загрязнении воздуха, что указывает на то, что у нашего тела есть защитная система, чтобы уменьшить вред», - сказал Му.
Исследования, подобные этому, могут помочь выявить людей, наиболее уязвимых к загрязнению воздуха, а также найти потенциальные биологические пути лечения, которые уменьшат вред для организма, сказал Му.