Cercetătorii identifică genele ce leagă poluarea aerului de astmul sever
Pentru mulți dintre cei care suferă de astm, avertizările privind calitatea aerului sunt semne prevestitoare ale agravării simptomelor.
Deși știința a avut dificultăți în a explica acest fenomen, amploarea în care poluarea agravează astmul variază semnificativ de la o persoană la alta.
Un studiu publicat recent în eBioMedicine, realizat de cercetătorii de la Universitatea din Pittsburgh, în colaborare cu Severe Asthma Research Program (SARP), a identificat căi biologice care încep să descifreze această enigmă, arătând modul în care expunerea la poluarea aerului interacționează cu genele unei persoane.
Acest studiu, care este unul dintre cele mai mari și cuprinzătoare de acest tip de până acum, ar putea conduce, în cele din urmă, la dezvoltarea de noi medicamente pentru astm, precum și la identificarea biomarkerilor potențiali și intervențiilor în sănătatea publică, orientate către cei mai vulnerabili la astmul agravat de poluare.
Folosind date de la aproape 1.000 de adulți cu astm din întreaga țară care s-au înscris în SARP, analiza a inclus o combinație de secvențiere genomică completă, date despre expunerea la poluarea aerului și profilarea expresiei genelor. Din cele câteva mii de gene din genomul uman, echipa a concentrat atenția asupra a aproximativ 450 de gene care controlează stresul oxidativ, un proces prin care moleculele foarte reactive pot deteriora celulele și țesuturile.
„Aceste stresuri asupra celulelor pot traduce în efecte fiziologice grave, cum ar fi agravarea funcției pulmonare sau exacerbările astmului”, a declarat Sally Wenzel, care a co-condus studiul împreună cu Shuangjia Xue, absolvent recent al programului de doctorat al departamentului.
Echipa a analizat modul în care aceste gene interacționează cu stresul de mediu al expunerii la particule fine cunoscute sub numele de PM2.5. Aceste particule microscopice, cu un diametru mai mic decât cel al unui fir de păr uman (mai mic de 2,5 microni), sunt suficient de mici pentru a penetra adânc în plămâni și sunt considerate a fi unul dintre cele mai dăunătoare componente ale poluării aeriene.
O relație clară a început să se contureze.
„În rândul acestor persoane care trăiesc cu astm, cu cât expunerea lor la aceste particule este mai mare, cu atât funcția lor pulmonară generală este mai scăzută”, a adăugat Wenzel, subliniind că studiul s-a concentrat pe cei care aveau deja astm, nu pe cei care erau în procesul de dezvoltare a bolii.
Studiul a fost primul de acest tip care a folosit probe de căi respiratorii umane în analiza transcripției genice, adică modul în care ADN-ul este convertit în ARN, care, la rândul său, direcționează celulele să producă proteine. „Genele conturează cine am putea fi, dar ARN-ul și proteinele pe care le transcriu sunt cele care ne definesc”, a spus Wenzel.
Probele de celule epiteliale din căile respiratorii au fost colectate prin periaj bronchial de la un subset de aproximativ 200 de participanți la studiu. Datele au arătat modul în care activitatea genelor s-a schimbat ca răspuns la expunerea la poluare.
Cercetătorii au descoperit că pacienții cei mai vulnerabili purtau variante în șapte gene legate de stresul oxidativ care influențează modul în care organismul răspunde la deteriorarea celulară provocată de poluare. Aceste variante genetice par să influențeze modul în care celulele căilor respiratorii reacționează la expunerea la PM2.5, unele variante sporind protecția față de PM2.5, în timp ce altele par să agraveze daunele.
Persoanele cu variante mai puțin comune în două gene specifice, denumite OXSR1 și PXDN, au avut o funcție pulmonară disproporționat mai slabă din cauza unor răspunsuri ARN protective reduse la poluare. Cei cu o variantă specifică în altă genă, numită TPO, au avut, de asemenea, o funcție pulmonară mai slabă, dar în cazul lor, aceasta se datora unor răspunsuri ARN mai puternice.
Cărțile moleculare descrise în studiu ar putea indica ținte pentru noi terapii și ar putea deschide calea către multe altele.
„V-ați putea imagina un test simplu pentru un panou de gene care ar putea fi folosit pentru a identifica pe cineva ca fiind foarte susceptibil la efectele poluării”, a spus Wenzel. O astfel de abordare ar putea permite atât medicina de precizie, adaptând îngrijirea la un individ, cât și sănătatea publică de precizie, orientând intervențiile către populațiile specifice care ar beneficia cel mai mult.
Următorii pași ai echipei includ aprofundarea căilor identificate în acest studiu și testarea dacă intervențiile țintite, variind de la schimbări de comportament la terapii antioxidante țintite, pot diminua efectele dăunătoare ale poluării în rândul indivizilor cu risc ridicat.
„Explorăm deja unele dintre aceste căi. În cele din urmă, deși reducerea cantității de poluare rămâne cea mai eficientă abordare, descoperirile studiului nostru sugerează că am putea dezvolta intervenții specifice pentru persoanele aflate în risc care să reducă impactul poluării.”
