اثرات مخرب ریزذرات معلق هوا در بروز آلزایمر - انجمن آقای شرفی

به گزارش انجمن آقای شرفی، تحقیقات نو پژوهشگران دانشگاه تهران نشان دهنده القای فرآیند های متعدد سلولی و مولکولی مرتبط با بیماری آلزایمر و سایر بیماری های زوال عصبی به وسیله ریز ذرات معلق هوای شهر تهران موسوم به PM 2.5 و در نتیجه اثرات مخرب آن ها روی پروتئین ها و سلول های عصبی است.

به گزارش ایرنا، این مطالعه که در قالب رساله دکتری زهرا خوشکام در آزمایشگاه تحقیقاتی بیوتکنولوژی پروتئین (PBRL) دانشکده زیست شناسی دانشکدگان علوم دانشگاه تهران با هدایت دکتر مهران حبیبی رضایی و دکتر علی اکبر موسوی موحدی و همکاری مرکز تحقیقات آلودگی هوای دانشگاه علوم پزشکی تهران صورت گرفته است، توانست اثرات مخرب آلودگی هوای شهر تهران در القای سازوکار های متعدد سلولی و مولکولی دخیل در بیماری آلزایمر را شناسایی کند.

یافته های این پژوهش به طور ویژه بر نقش عمده ریزذرات معلق (PM 2.5) به عنوان خطرناک ترین جزء آلاینده در هوای شهر های آلوده، در القای هیپوکسی به عنوان یکی از عوامل خطر اصلی و مشترک در بروز بیماری های زوال عصبی دلالت می نماید.

بر اساس این گزارش، غلظت ذرات PM 2.5 جمع آوری شده در شهر تهران به ویژه در فصول سرد به مقدار نگران کننده، 6 تا هفت برابر نسبت به بیشینه استاندارد اعلام شده به وسیله سازمان جهانی بهداشت (WHO) برای روبروه های طولانی مدت با این ذرات افزایش می یابد.

از این رو، ساکنان شهر های با هوای آلوده مانند شهر تهران در خطر جدی ابتلا به بیماری های مغزی ناشی از استنشاق طولانی مدت این ذرات، به ویژه افزایش بیماری آلزایمر قرار دارند.

به گفته این محققان، بیش از 95 درصد از موارد ابتلا به آلزایمر به عنوان شایع ترین بیماری زوال عصبی، بدون داشتن سابقه ژنتیکی و به طور تک گیر عمدتاً با تأثیر عوامل محیطی و آلاینده ها در سنین بالای 65 سالگی به این بیماری مبتلا می شوند.

چندین سال پیش از ظهور نشانه های فراموشی یا دمانس به عنوان بارزترین عارضه در بیماران آلزایمری، فرآیند های سلولی و مولکولی مرتبط با مرگ سلول های عصبی از جمله افزایش تجمعات سمی پپتید آمیلوئید بتا و دستجات فیبریلی پروتئین تا (tau) به صورت رشته ای در مغز شروع می گردد. از این رو معین شدن ساز و کار های سلولی و مولکولی دخیل در بروز این بیماری برای اتخاذ تدابیر پیشگیری و درمان، حائز اهمیت است.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه تهران، بر اساس آنالیز شیمیایی جامع روی ذرات PM 2.5 جمع آوری شده، این ذرات دربردارنده عناصر و فلزات مختلف از جمله فلزات سنگین و انتقالی و بعلاوه ترکیبات آلی مانند هیدروکربن های پلی آروماتیک (PAH) با قابلیت اکسایشی بسیار بالا و توانایی القای استرس اکسایشی در سلول های بافت عصبی است.

از دیگر یافته های بسیار مهم این تیم پژوهشی، نشان دادن اثر ذرات PM 2.5 در افزایش بیان آنزیم بتا سکرتاز به عنوان یکی از آنزیم های اصلی دخیل در افزایش پلاک های آمیلوئیدی در مغز، توأم با افزایش القای استرس شبکه آندوپلاسمی است که می تواند در نتیجه افزایش استرس اکسایشی ناشی از حضور ذرات در سلول ها و یا فعال شدن درون سلولی گیرنده آریل هیدروکربن (AHR) و کاهش فعالیت پروتئین HIF1α که در فرآیند هیپوکسی نقش کلیدی دارد، رخ دهد.

بعلاوه یافته های این پژوهش بیانگر افزایش آسیب های استرس اکسایشی روی لیپید ها و پروتئین های سلولی، القای هیپوکسی سلولی و اثرات مخرب آن ها روی پروتئین هموگلوبین و در نتیجه کاهش اکسیژن رسانی به مغز است.

نتایج این پژوهش به طور ویژه ای نشان داد که بیان ژن و پروتئین های مقابله کننده با هیپوکسی در سلول های عصبی مانند پروتئین HIF1α و پروتئین ذخیره کننده اکسیژن در سلول های عصبی به نام نوروگلوبین که هر دو پروتئین نقش محافظتی در سلول های عصبی دارند، با افزایش غلظت ذرات PM 2.5 در مطالعات کشت سلولی نسبت به سلول های تیمار نشده کاهش معناداری نشان می دهند.

با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت فعال شدن گیرنده AHR به وسیله ذرات PM 2.5 که با فعالیت نسخه برداری از ژن های تحت کنترل خود موجب افزایش بیان پروتئین های متابولیزه کننده ترکیبات بیگانه مانند Cyp1a1 و Cyp1E2 می گردد، بیشتر موجب فراوری ترکیبات ثانویه خطرناک و سمی تر شده و در نتیجه با فعال شدن این گیرنده فراوری ROS ها و استرس شبکه آندوپلاسمی در سلول ها افزایش یافته و در پی آن مرگ سلولی رخ می دهد.

از طرفی با فعال شدن AHR، مقدار بیان و فعالیت پروتئین های HIF1α و نوروگلوبین در سلول های روبرو شده با ذرات نیز کاهش می یابد که به کاهش توان مقابله سلول ها با تنش اکسیداتیو القا شونده به وسیله ذرات می انجامد.

پژوهش های این تیم تحقیقاتی برای اولین بار در جهان با انجام مطالعات مختلف با رویکرد های بیوشیمی-بیوفیزیک روی پروتئین هموگلوبین نشان داد که این پروتئین در روبروه طولانی مدت و کوتاه مدت با ذرات PM 2.5 دچار آسیب اکسایشی شده و ساختار آن دچار واسرشتگی می گردد.

بعلاوه نشان داده شد که با اکسایش گروه پروستتیک هم در حضور ذرات اکسیداتیو PM 2.5 عملکرد پروتیین در توانایی حمل اکسیژن بسیار کاهش یافته، و در پی آن تشکیل مت هموگلوبین افزایش پیدا می نماید.

در پی این رویداد ها در نهایت با رها شدن گروه هم، تخریب پروتئین هموگلوبین نیز اتفاق می افتد که این یافته با نتایج مطالعات اپیدمیولوژیک مختلف صورت گرفته در کشور های پرو، چین و تایلند که اثر روبروه با ذرات PM 2.5 را در افزایش آنمی و کاهش غلظت هموگلوبین در خون جمعیت زیادی از افراد آنالیز نموده اند، مطابقت دارد.

تخریب غیر آنزیمی گروه هم به وسیله ذرات PM 2.5 در پروتئین های نوروگلوبین و سیتوکروم سلول های عصبی می تواند به القای پاتوژنز بیماری آلزایمر ناشی از هیپوکسی مغزی منجر گردد.

نتایج اولیه این پژوهش در جلد 810 نشریه معتبر Science of Total Environment منتشر شده است.