كيف يغير تلوث الهواء أنسجة الرئة ويزيد من قابلية الإصابة بالسرطان
حدد العلماء آلية تشرح كيف يمكن أن تسبب جزيئات تلوث الهواء الدقيقة سرطان الرئة، وفقا لدراسة نُشرت اليوم في eLife.ويمكن أن تؤدي النتائج إلى تطوير طرق جديدة لمنع أو علاج التغيرات الأولية في الرئة التي تؤدي إلى المرض. وتم التعرف على المادة الجسيمية الدقيقة (FPM) القابلة للاستنشاق الموجودة في ملوثات الهواء على أنها مادة مسرطنة من المجموعة الأولى وتشكل تهديدا كبيرا للصحة العالمية. ومع ذلك، فإن الآلية المسببة للسرطان للمادة الجسيمية الدقيقة، لا تزال غير واضحة.
وأوضح المؤلف الأول تشن شن وانغ، الباحث المشارك في جامعة نانجينغ في الصين: "يشير هذا إلى أن المادة الجسيمية الدقيقة قد تؤدي إلى الإصابة بالسرطان من خلال الوسائل غير المباشرة التي تدعم نمو الورم. على سبيل المثال، تشير بعض الدراسات إلى أن المادة الجسيمية الدقيقة يمكن أن تمنع الخلايا المناعية من الانتقال إلى حيث تكون هناك حاجة إليها". ولاستكشاف هذا الاحتمال، جمع وانغ والفريق المادة الجسيمية الدقيقة من سبعة مواقع في الصين ودرسوا آثارها على الخلايا المناعية الرئيسية التي تدافع ضد نمو الورم، وتسمى الخلايا التائية القاتلة (CTLs).
وفي الفئران التي خضعت لخلايا سرطان الرئة، التي لم تتعرض للمادة الجسيمية الدقيقة، تم تجنيد الخلايا التائية القاتلة في الرئة لتدمير الخلايا السرطانية. وعلى النقيض من ذلك، في الفئران التي تعرضت رئتها للمادة الجسيمية الدقيقة، تأخر تسلل الخلايا التائية القاتلة، ما يسمح للخلايا السرطانية بالاستقرار في أنسجة الرئة. وللتحقيق في سبب عدم دخول الخلايا التائية القاتلة إلى الرئة بسرعة في الرئتين المعرضتين للجسيمات الدقيقة القابلة للاستنشاق، درس الفريق كلا من الخلايا التائية القاتلة نفسها وبنية أنسجة الرئة. وجدوا أن الخلايا التائية القاتلة المعرضة للمادة الجسيمية الدقيقة لا تزال تحتفظ بقدرتها على الهجرة، لكن هذا التعرض للمادة الجسيمية الدقيقة ضغط بشكل كبير على بنية أنسجة الرئة والمسافات التي تتحرك الخلايا المناعية بينها.
وكانت هناك أيضا مستويات أعلى بكثير من الكولاجين - وهو بروتين يوفر دعما ميكانيكيا حيويا للخلايا والأنسجة. وعندما درس الفريق حركة الخلايا التائية القاتلة في الفئران، في أنسجة الرئة المعرضة للمادة الجسيمية الدقيقة، كافحت الخلايا التائية القاتلة للتحرك، بينما كانت تلك الموجودة في الأنسجة غير المعالجة قادرة على التحرك بحرية. وأظهر تحليل إضافي للأنسجة أن التغييرات الهيكلية كانت ناجمة عن زيادات في نوع فرعي من الكولاجين يسمى الكولاجين الرابع، لكن الفريق لا يعرف كيف تسبب المادة الجسيمية الدقيقة في هذا.
ووجدوا الإجابة عندما نظروا عن كثب في التغييرات الهيكلية للكولاجين الرابع والإنزيم المسؤول عن صنعها - المسمى بيروكسيداسين. ويقود هذا الإنزيم نوعا معينا من الترابط المتقاطع الذي وجد أن التعرض للمادة الجسيمية الدقيقة يسبب ويفاقم أنسجة الرئة. ويقول وانغ: "كان الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو الآلية التي حدثت بها هذه العملية. تمسك إنزيم البيروكسيداسين بالمادة الجسيمية الدقيقة في الرئة، ما زاد من نشاطه. وإذا أخذنا معا، فهذا يعني أنه أينما سقطت المادة الجسيمية الدقيقة في الرئة، يؤدي زيادة نشاط البيروكسيداسين إلى تغييرات هيكلية في أنسجة الرئة التي يمكن أن تبقي الخلايا المناعية بعيدة عن نمو الخلايا السرطانية ".
ويخلص المؤلف الكبير لي دونغ، الأستاذ بكلية علوم الحياة بجامعة نانجينغ، إلى أن "دراستنا تكشف عن آلية جديدة تماما يتم من خلالها استنشاق الجزيئات الدقيقة لتعزيز تطور ورم الرئة. نحن نقدم دليلا مباشرا على أن البروتينات التي تلتصق بالجسيمات الدقيقة يمكن أن تسبب تأثيرا كبيرا وضارا، ما يؤدي إلى حدوث نشاط مُمْرض. واكتشافنا أن البيروكسيداسين هو الوسيط لهذا التأثير في أنسجة الرئة يحدده كهدف محدد وغير متوقع لمنع أمراض الرئة الناجمة عن تلوث الهواء ".
وأوضح المؤلف الأول تشن شن وانغ، الباحث المشارك في جامعة نانجينغ في الصين: "يشير هذا إلى أن المادة الجسيمية الدقيقة قد تؤدي إلى الإصابة بالسرطان من خلال الوسائل غير المباشرة التي تدعم نمو الورم. على سبيل المثال، تشير بعض الدراسات إلى أن المادة الجسيمية الدقيقة يمكن أن تمنع الخلايا المناعية من الانتقال إلى حيث تكون هناك حاجة إليها". ولاستكشاف هذا الاحتمال، جمع وانغ والفريق المادة الجسيمية الدقيقة من سبعة مواقع في الصين ودرسوا آثارها على الخلايا المناعية الرئيسية التي تدافع ضد نمو الورم، وتسمى الخلايا التائية القاتلة (CTLs).
وفي الفئران التي خضعت لخلايا سرطان الرئة، التي لم تتعرض للمادة الجسيمية الدقيقة، تم تجنيد الخلايا التائية القاتلة في الرئة لتدمير الخلايا السرطانية. وعلى النقيض من ذلك، في الفئران التي تعرضت رئتها للمادة الجسيمية الدقيقة، تأخر تسلل الخلايا التائية القاتلة، ما يسمح للخلايا السرطانية بالاستقرار في أنسجة الرئة. وللتحقيق في سبب عدم دخول الخلايا التائية القاتلة إلى الرئة بسرعة في الرئتين المعرضتين للجسيمات الدقيقة القابلة للاستنشاق، درس الفريق كلا من الخلايا التائية القاتلة نفسها وبنية أنسجة الرئة. وجدوا أن الخلايا التائية القاتلة المعرضة للمادة الجسيمية الدقيقة لا تزال تحتفظ بقدرتها على الهجرة، لكن هذا التعرض للمادة الجسيمية الدقيقة ضغط بشكل كبير على بنية أنسجة الرئة والمسافات التي تتحرك الخلايا المناعية بينها.
وكانت هناك أيضا مستويات أعلى بكثير من الكولاجين - وهو بروتين يوفر دعما ميكانيكيا حيويا للخلايا والأنسجة. وعندما درس الفريق حركة الخلايا التائية القاتلة في الفئران، في أنسجة الرئة المعرضة للمادة الجسيمية الدقيقة، كافحت الخلايا التائية القاتلة للتحرك، بينما كانت تلك الموجودة في الأنسجة غير المعالجة قادرة على التحرك بحرية. وأظهر تحليل إضافي للأنسجة أن التغييرات الهيكلية كانت ناجمة عن زيادات في نوع فرعي من الكولاجين يسمى الكولاجين الرابع، لكن الفريق لا يعرف كيف تسبب المادة الجسيمية الدقيقة في هذا.
ووجدوا الإجابة عندما نظروا عن كثب في التغييرات الهيكلية للكولاجين الرابع والإنزيم المسؤول عن صنعها - المسمى بيروكسيداسين. ويقود هذا الإنزيم نوعا معينا من الترابط المتقاطع الذي وجد أن التعرض للمادة الجسيمية الدقيقة يسبب ويفاقم أنسجة الرئة. ويقول وانغ: "كان الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو الآلية التي حدثت بها هذه العملية. تمسك إنزيم البيروكسيداسين بالمادة الجسيمية الدقيقة في الرئة، ما زاد من نشاطه. وإذا أخذنا معا، فهذا يعني أنه أينما سقطت المادة الجسيمية الدقيقة في الرئة، يؤدي زيادة نشاط البيروكسيداسين إلى تغييرات هيكلية في أنسجة الرئة التي يمكن أن تبقي الخلايا المناعية بعيدة عن نمو الخلايا السرطانية ".
ويخلص المؤلف الكبير لي دونغ، الأستاذ بكلية علوم الحياة بجامعة نانجينغ، إلى أن "دراستنا تكشف عن آلية جديدة تماما يتم من خلالها استنشاق الجزيئات الدقيقة لتعزيز تطور ورم الرئة. نحن نقدم دليلا مباشرا على أن البروتينات التي تلتصق بالجسيمات الدقيقة يمكن أن تسبب تأثيرا كبيرا وضارا، ما يؤدي إلى حدوث نشاط مُمْرض. واكتشافنا أن البيروكسيداسين هو الوسيط لهذا التأثير في أنسجة الرئة يحدده كهدف محدد وغير متوقع لمنع أمراض الرئة الناجمة عن تلوث الهواء ".
