Naukowcy odkrywają, jak dym papierosowy uszkadza kluczowe komórki odpornościowe płuc

Palenie papierosów jest powszechne i śmiertelnie niebezpieczne, a jednak nasze zrozumienie mechanizmów, poprzez które dym papierosowy wywołuje poważne choroby układu oddechowego, pozostaje niepełne. Ten brak wiedzy znacząco utrudnia rozwój skutecznych metod leczenia. Australijscy naukowcy ogłosili dziś odkrycie, w jaki sposób liczne substancje chemiczne zawarte w dymie papierosowym i e-papierosach zmieniają funkcjonowanie kluczowego typu komórek odpornościowych w płucach.
Badanie, opublikowane 17 stycznia w Journal of Experimental Medicine (JEM), sugeruje, że zmiany te sprawiają, iż palacze papierosów, a także osoby narażone na dym z drugiej i trzeciej ręki, są bardziej podatne na infekcje dróg oddechowych. Ponadto dym papierosowy zaostrza choroby zapalne związane z paleniem, takie jak przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP).
Palenie papierosów osłabia odpowiedź układu odpornościowego na infekcje oraz promuje stan zapalny w płucach, co może prowadzić do rozwoju lub pogorszenia POChP – trzeciej najczęstszej przyczyny zgonów na świecie. Pacjenci z POChP są bardziej podatni na infekcje grypowe, które mogą zaostrzać chorobę podstawową poprzez zwiększenie stanu zapalnego dróg oddechowych oraz niszczenie pęcherzyków płucnych. Obecnie nie istnieją skuteczne metody leczenia POChP.
Według dr. Waela Awada z Instytutu Odkryć Biomedycznych Uniwersytetu Monash, pierwszego autora badania JEM: „Do tej pory mechanizmy odpowiedzialne za zmienione reakcje odpornościowe u osób narażonych na dym papierosowy oraz ich związek z chorobami, takimi jak POChP, pozostawały niejasne”.
Profesor Jamie Rossjohn z Uniwersytetu Monash współprowadził badanie wraz z profesorem Davidem P. Fairlie z Instytutu Biologii Molekularnej Uniwersytetu Queensland, profesor Alexandrą J. Corbett z Uniwersytetu w Melbourne (Peter Doherty Institute for Infection and Immunity) oraz profesorem Philipem M. Hansbro z Centenary Institute i Uniwersytetu Technologicznego w Sydney.
Dym papierosowy a komórki odpornościowe MAIT
W badaniu naukowcy analizowali wpływ dymu papierosowego na mukozalne inwariantne limfocyty T (MAIT), rodzaj komórek odpornościowych obecnych w płucach i innych tkankach organizmu. Komórki MAIT pomagają zwalczać infekcje bakteryjne i wirusowe, a także mogą promować procesy zapalne lub naprawcze w tkankach.
Komórki MAIT są aktywowane przez białko MR1, które występuje niemal w każdej komórce ciała. MR1 rozpoznaje substancje chemiczne produkowane przez bakterie i prezentuje je na powierzchni zakażonych komórek, aby aktywować limfocyty MAIT i zainicjować odpowiedź immunologiczną. „Choć wiemy, że dym z papierosów, pożarów lasów, gotowania, spalin pojazdów i spalania odpadów stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia, zaskakująco niewiele wiemy o tym, jak konkretne składniki dymu wpływają na nasz układ odpornościowy i różne części organizmu” – powiedział profesor Fairlie.
Dr Awad dodał: „Podejrzewaliśmy, że niektóre z ponad 20 000 substancji chemicznych obecnych w dymie papierosowym mogą wiązać się z MR1 i wpływać na aktywność komórek MAIT w płucach”.
Wyniki badania
Naukowcy wykorzystali modelowanie komputerowe, aby przewidzieć, które składniki dymu papierosowego mogą być rozpoznawane przez MR1. Odkryli, że kilka z tych cząsteczek, w tym pochodne benzaldehydu stosowane również jako aromaty w papierosach i e-papierosach, wiązało się z MR1 i zmieniało jego ilość na powierzchni komórek. Substancje te blokowały aktywację ludzkich komórek MAIT przez związki wytwarzane przez bakterie.
Zespół badawczy zbadał następnie wpływ dymu papierosowego na komórki MAIT z krwi ludzkiej i myszy. Stwierdzono, że dym papierosowy osłabia funkcję komórek MAIT. Myszy wielokrotnie narażane na dym papierosowy rozwijały objawy chorób płuc, które nasilały się w przypadku infekcji grypowych. Badacze odkryli, że długotrwała ekspozycja na dym papierosowy zmniejszała ochronę zapewnianą przez komórki MAIT, co czyniło myszy mniej zdolnymi do zwalczania infekcji grypowych i bardziej podatnymi na rozwój POChP.
„Odkryliśmy, że myszy pozbawione komórek MAIT były również chronione przed POChP wywołaną dymem papierosowym – miały niższy poziom zapalenia w płucach i brak degradacji tkanki w pęcherzykach płucnych” – powiedział profesor Hansbro.
Znaczenie odkrycia
„To badanie pokazuje siłę współpracy i wgląd, jaki możemy uzyskać dzięki interdyscyplinarnym badaniom” – podkreśliła profesor Corbett.
Dr Awad podsumował: „Nasze badanie ujawnia, że składniki dymu papierosowego mogą wiązać się z białkiem MR1 i osłabiać funkcje ochronnych komórek odpornościowych MAIT, zwiększając podatność na infekcje i pogarszając rozwój chorób płuc”. Naukowcy planują teraz zbadać, które ścieżki sygnałowe komórek MAIT są szczególnie dotknięte przez dym papierosowy, aby lepiej leczyć POChP i inne choroby płuc.
Źródło: Journal of Experimental Medicine, Rockefeller University Press
DOI: 10.1084/jem.20240896