Твердые частицы ухудшают работу иммунной системы

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12773 (2023) Цитировать эту статью

378 Доступов

10 Альтметрика

Подробности о метриках

Переносимые по воздуху твердые частицы, образующиеся из промышленных источников и автомобилей, связаны с повышенной восприимчивостью к инфекционным заболеваниям, и известно, что они распознаются клетками иммунной системы. Молекулярные механизмы и изменения в профилях экспрессии генов, индуцированные в иммунных клетках под воздействием ПМ, не были полностью картированы и систематически интегрированы. Здесь мы используем RNA-seq для анализа профилей мРНК мононуклеарных клеток периферической крови человека после воздействия крупных твердых частиц (PM10). Наши анализы показали, что PM10 способен перепрограммировать экспрессию 1196 генов в иммунных клетках, включая активацию провоспалительного состояния с увеличением цитокинов и хемокинов. Активация сигнального пути IL-36 и активация хемокинов, участвующих в рекрутировании нейтрофилов и моноцитов, предполагают механизмы воспаления при воздействии ТЧ, в то время как хемокины, рекрутирующие NK-клетки, подавляются. Воздействие ТЧ также увеличивает транскрипционные факторы, связанные с воспалительными путями (например, JUN, RELB, NFKB2 и т. д.), и снижает экспрессию РНКаз и генов ответа на патоген CAMP, DEFA, AZU1, APOBEC3A и LYZ. Наш анализ регуляторных и сигнальных путей генов показывает, что ПМ играют роль в нарушении регуляции функций иммунных клеток, что имеет отношение к противовирусным ответам и общей защите хозяина от патогенов.

Загрязнение воздуха по-прежнему является кризисом общественного здравоохранения во всем мире: большинство людей живут под воздействием вредных загрязнителей и ежегодно становятся причиной более 6,6 миллионов смертей. Высокая плотность населения, использование топлива и рост промышленности приводят к повышению уровня загрязнения с серьезными последствиями для здоровья человека1. Широко сообщалось о вредном воздействии на здоровье загрязнителей воздуха, например, вызываемых твердыми частицами (ТЧ). В частности, с воздействием ТЧ связаны заболевания легких (т.е. хроническая обструктивная болезнь легких -ХОБЛ-, астма, респираторные инфекционные заболевания и рак), сердечно-сосудистые и неврологические расстройства и даже проблемы, связанные с новорожденными2,3,4,5,6. Основные механизмы до сих пор неясны, но могут быть связаны с окислительным стрессом, повреждением тканей, генотоксичностью, сосудистыми изменениями и воспалением дыхательных путей, вызванными этими загрязнителями7,8,9.

Твердые частицы PM10 (диаметром менее 10 мкм) являются одним из основных загрязнителей воздуха. Его физико-химические свойства вызывают сильную воспалительную реакцию, оказывая значительное вредное воздействие7. Предыдущие исследования показали, что PM10 может вызывать воспаление посредством механизмов, связанных с активацией воспалительных сом, рекрутированием клеток и увеличением продукции воспалительных цитокинов, таких как IL-1β, IL-6, IL-8 и TNF-α10,11. Кроме того, в первичных клетках человека, лучшей модели для понимания реакции человека на эти загрязнители воздуха, мы недавно описали, что PM10 индуцирует активацию нейтрофилов, нетоз, высвобождение провоспалительных цитокинов и нейтрофильную инфильтрацию легких мышей11. Кроме того, твердые частицы вызывают гиперреактивность и воспаление через IL-17A и воспалительные γδ Т-клетки. NK-клетки могут активировать модулирующие механизмы для контроля иммунных эффектов путем экспрессии молекул, ингибирующих Tim-1 и PD-L1, регулируя выработку IL-17A и экспансию γδ Т-клеток. Таким образом, можно предположить решающую роль NK-клеток в защите от вредного воздействия твердых частиц12.

Эта воспалительная реакция, вызванная воздействием PM10, связана с обострением респираторных заболеваний, включая астму и ХОБЛ2,13. Несмотря на то, что измененный иммунный ответ также включает снижение антимикробной реакции и потерю тканевого гомеостаза после воздействия ТЧ, это увеличивает риск респираторных инфекций и клинических осложнений14,15. В этом отношении PM10 может изменить иммунную функцию легких, повышая восприимчивость к пневмонии16. Это изменение иммунного ответа может быть опосредовано клеточной дисфункцией или аномальной выработкой антимикробных агентов, включая β-дефензин и кателицидин, что увеличивает риск микробной колонизации17. Противовирусный ответ также изменяется под воздействием ТЧ, что приводит к снижению уровня интерферона II типа у людей, подвергшихся воздействию загрязняющих веществ, что может повысить уязвимость к вирусным инфекциям18.