חשיפה לעשן סיגריות קשורה להתפתחות וחומרת מחלת ריאות חסימתית כרונית, או COPD, שהיא גורם המוות השלישי בשכיחותו בעולם.
עשן סיגריות מכיל 2 עד 3 מיקרוגרם של קדמיום, מתכת רעילה מאוד ומזהם סביבתי, לכל סיגריה. שריפת טבק משחררת תחמוצת קדמיום שיכולה להיספג על גבי מיקרו-חלקיקים בעשן הנוסע עמוק לתוך הריאות. יתר על כן, הגוף אינו מסוגל להסיר קדמיום, אשר מצטבר אצל מעשנים ותיקים.
ב דוחות מדעיים מחקר, חוקרים מאוניברסיטת אלבמה בבירמינגהם מראים כיצד מינון נמוך של קדמיום מייצר מתח מזיק בתאי אפיתל ריאות, והממצאים שלהם מדגישים יעדים טיפוליים פוטנציאליים שיש לחקור בחשיפה לקדמיום ובפגיעה בריאותית לאחר מכן.
המחקר, בראשות וינה אנטוני, MD, פרופסור במחלקה לרפואה של UAB, מתמקד ב-microRNA-381, ובביטוי של גן תעלות כלוריד בשם ANO1 בדגימות רקמת ריאה ותאי אפיתל בדרכי הנשימה. ANO1 עוזר לייצר ריר בדרכי הנשימה; אך ייצור יתר של ריר במחלת ריאות כרונית יכול להוביל לעיבוי דרכי הנשימה ולחסימת ריר, מה שמוסיף לחומרת המחלה. לפיכך, ביטוי יתר של ANO1 יכול להחמיר COPD.
חוקרי ה-UAB השוו דגימות רקמת ריאה מתשעה מעשנים "לעולם לא", אשר לא היו להם היסטוריה של עישון סיגריות, לבין דגימות רקמת ריאה מ-13 מעשנים "אי פעם" עם COPD, עם היסטוריה של עישון שנעה בין 15 ל-25 שנות חפיסה לאדם. . שנת חפיסה אחת מוגדרת בדרך כלל כעישון חפיסת סיגריות אחת ביום למשך שנה אחת. החוקרים מצאו כי מעשנים "מעולם", בניגוד למעשנים "מעולם לא", הגדילו את ביטוי ANO1 בתאי אפיתל בדרכי הנשימה.
באופן דומה, תאי אפיתל דרכי הנשימה בנוזל שטיפה ברונכואלוואולרית מנבדק אחד שאינו חולה COPD ומעשן אחד עם COPD הראו ביטוי ANO1 גדול יותר בתאים הנבדקים ב-COPD.
לאחר מכן בדקו החוקרים את ההשפעה הישירה של מינונים נמוכים מאוד של קדמיום על תאי אפיתל אנושיים רגילים. תאים אלו גודלו על ממשק אוויר-נוזל המאפשר לתאי דרכי הנשימה להתמיין באופן נורמלי. שבועיים של חשיפה לקדמיום כלוריד של 0.5 או 1.0 מיקרומולרי בשכבת הנוזל הגבירו את הביטוי של ANO1 פי 12 עד 14.
למיקרו-RNA יש את היכולת לווסת את הביטוי של גן על ידי אינטראקציה ישירה עם רצף ה-mRNA של אותו גן. צוות UAB השתמש בניתוח תוכנת מחשב כדי לזהות את microRNA-381 כ-microRNA עם הכי הרבה אינטראקציה עם ANO1 mRNA, מה שמצביע על כך ש-microRNA-381 הוא מווסת שלילי של ANO1. כמה מתכות כבדות ידועות כוויסות שלילי של microRNAs.
אנטוני ועמיתיו השתמשו במעכב סינתטי ל-microRNA-381 כדי לעכב את הביטוי של microRNA-381 בתאי אפיתל דרכי אוויר אנושיים ראשוניים מנבדקים עם COPD, ומצאו שביטוי ANO1 היה מווסת באופן משמעותי. לעומת זאת, הוספת microRNA-381-mimic -; RNA סינתטי הפועל כמו microRNA-381 כדי להגביר את כמות הוויסות השלילי -; לאותם תאים ירידה בביטוי ANO1. תוצאות אלו חיזקו את הנחת היסוד של חוקרי UAB כי קדמיום מווסת באופן שלילי את ביטוי microRNA-381 כדי להגביר את ביטוי ANO1 בתאי אפיתל בדרכי הנשימה.
לבסוף, חוקרים מצאו כי גם כאשר תאי אפיתל אנושיים ראשוניים של נבדקים עם COPD נחשפו גם ל-1 מיקרומולרי קדמיום כלוריד, מעכב ה-microRNA-381 עדיין העלה את הוויסות של ANO1 והחיקוי עדיין הוריד את ה-ANO1.
התצפיות שלנו מניסויים הכוללים חשיפה של קדמיום במינון נמוך של תאי אפיתל מצביעות על כך ש-ANO1 הוא מטרה ישירה ל-miR-381, אשר מווסתת לאחר חשיפה לקדמיום במינון נמוך. לפיכך, רעילות קדמיום הנגרמת על ידי סיגריה עשויה לשנות מנגנוני הומאוסטזיס תאי בריכוזים נמוכים מאוד, ולחשיפה לקדמיום באדם עם מצב ריאתי קיים יכולה להיות השפעה נוספת או שלילית עם רגישות מוגברת לזיהומים ולאלרגנים סביבתיים.
האינטראקציה הזו של קדמיום, microRNA-381 ו-ANO1 מעידה על כך ש-microRNAs עשויים לפעול כיעדים טיפוליים פוטנציאליים שיש לחקור עוד יותר בחשיפה לקדמיום ובפגיעה בריאותית שלאחר מכן."
וינה אנטוני, MD, פרופסור, המחלקה לרפואה של UAB
ב-UAB, אנטוני מחזיק בפרופסורה ברפואה סביבתית, מנהל את מרכז המחקר של Superfund וחבר בחטיבה לרפואת ריאות, אלרגיה וטיפול קריטי.
מחברים משותפים עם אנטוני במחקר, "חשיפה במינון נמוך של קדמיום מווסתת אינטראקציה של miR-381–ANO1 בתאי אפיתל בדרכי הנשימה," הם פוג'ה סינג, פו ג'ון לי, קווין דסוזה, קריסטל ט. סטפנס, הואקסיו ז'נג ומארק טי דרנספילד. , חטיבת מחלקת הרפואה של UAB לרפואת ריאות, אלרגיה וטיפול קריטי; ואבישק קומאר, מועצת הייעוץ של UAB Superfund Center, גיינסוויל, פלורידה.
התמיכה הגיעה מהמכון הלאומי למדעי בריאות הסביבה מענק ES027723.
