Курение давно известно как один из главных факторов риска возрастной макулярной дегенерации — заболевания, которое считается ведущей причиной потери зрения у людей старше 50 лет. Однако биологические механизмы этого влияния оставались не до конца понятными.
Новое исследование показывает, что табачный дым действует глубже, чем считалось ранее: он способен изменять эпигенетическую регуляцию генов в клетках сетчатки, фактически ускоряя их старение.
Работу провели ученые Медицинского центра Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins Medicine). Результаты исследования опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».
Почему курение увеличивает риск макулярной дегенерации
Возрастная макулярная дегенерация (AMD) развивается при повреждении клеток пигментного эпителия сетчатки (RPE). Эти клетки выполняют важную функцию: поддерживают жизнедеятельность фоторецепторов, которые воспринимают свет.
Когда клетки RPE повреждаются или погибают, сетчатка постепенно утрачивает способность нормально обрабатывать визуальные сигналы.
Известно, что у курящих людей риск развития AMD примерно в четыре раза выше, чем у некурящих. Однако ранее считалось, что основной вред связан с воздействием свободных радикалов.
Новое исследование показало более сложный механизм.
Эпигенетические изменения в клетках глаза
Команда ученых под руководством Джеймса Ханда (James T. Handa) обнаружила, что табачный дым вызывает эпигенетические изменения в клетках пигментного эпителия сетчатки.
Эпигенетика — это изменения активности генов без изменения самой последовательности ДНК.
В данном случае воздействие дыма приводит к изменению доступности хроматина — структуры, в которой упакована ДНК.
Когда структура хроматина изменяется, клетка теряет способность активировать гены, необходимые для восстановления и защиты.
В результате клетки становятся более уязвимыми к стрессу и быстрее погибают.
Как проходило исследование
Чтобы изучить этот процесс, исследователи использовали современные методы молекулярного анализа:
- snATAC-seq — анализ доступности хроматина
- snRNA-seq — анализ экспрессии генов на уровне отдельных клеток
Эксперименты проводились на молодых и старых мышах, подвергавшихся воздействию табачного дыма.
Ученые сравнили реакцию клеток сетчатки в разных возрастных группах.
Молодые клетки способны временно защищаться
Интересно, что молодые клетки пигментного эпителия способны частично компенсировать повреждение.
После воздействия табачного дыма они активировали особую группу генов, связанных с так называемыми «признаками старения».
Эти гены участвуют в регуляции:
- работы митохондрий
- аутофагии (очистки клетки от поврежденных компонентов)
- стабильности белков
- энергетического обмена
Такая реакция позволяет клеткам некоторое время сохранять жизнеспособность.
С возрастом защитный механизм исчезает
У старых клеток аналогичная защитная реакция практически отсутствовала.
После воздействия табачного дыма они не активировали защитные гены и быстрее погибали.
Дополнительные исследования клеток сетчатки человека подтвердили полученные результаты.
Ученые обнаружили 1698 генов, изменения активности которых совпадали как у людей, так и у лабораторных животных.
Это указывает на ключевую роль эпигенетических механизмов в развитии макулярной дегенерации.
Перспективы будущих исследований
По словам исследователей, следующий шаг — определить, какие эпигенетические изменения являются временными, а какие становятся постоянными.
Это позволит разработать новые методы лечения, направленные на восстановление нормальной активности защитных генов.
Такие подходы могут помочь замедлить развитие возрастной макулярной дегенерации и сохранить зрение.
Заключение
Новое исследование показывает, что табачный дым влияет на клетки сетчатки значительно сильнее, чем считалось ранее.
Он не только повреждает клетки, но и изменяет регуляцию генов, необходимых для их восстановления.
С возрастом способность клеток противостоять этим изменениям уменьшается, что существенно повышает риск развития макулярной дегенерации.
Авторы другого исследования также обнаружили серьёзные последствия курения для здоровья будущего ребёнка. Подробнее об этом можно прочитать в материале «Курение во время беременности удваивает риск внезапной неожиданной детской смерти, предупреждает исследование».
Источник
“Molecular underpinnings of induced degenerative heterogeneity in the retinal pigment epithelium” by Krishna Kumar Singh, Yang Jin, Ming-Wen Hu, Isabella Palazzo, Marisol Cano, Thanh Hoang, Imran Bhutto, Shusheng Wang, Debasish Sinha, Seth Blackshaw, Jiang Qian, and James T. Handa. PNAS