חשיפה לטווח הארוך לזיהום אוויר עדין עלולה לפגוע בבריאות המטבולית על ידי שיבוש התפקוד הרגיל של שומן חום בעכברים. מחקר המנוהל על ידי אוניברסיטת ציריך מראה כי הדבר מתרחש באמצעות שינויים מורכבים בוויסות הגנים המונעים על ידי מנגנונים אפיגנטיים. התוצאות מדגימות כיצד מזהמים סביבתיים תורמים להתפתחות עמידות לאינסולין ומחלות מטבוליות.
ישנן עדויות הולכות וגוברות לכך שזיהום אוויר אינו מזיק רק לריאות וללב שלנו, אלא גם ממלא תפקיד משמעותי בהתפתחות הפרעות מטבוליות כמו עמידות לאינסולין וסוכרת מסוג 2. מחקר חדש בהנהגתו של פרנצ'סקו פנני, פרופסור במרכז לקרדיולוגיה תרגומית וניסיונית של אוניברסיטת ציריך (UZH) ובית החולים האוניברסיטאי ציריך (USZ), וסנג'אי רג'גופלן, פרופסור באוניברסיטת ווסטר ווסטרן רזרב, קליבלנד, שופכים כיום אור בנושא.
עכברים שנחשפו לחלקיקים זעירים מרוכזים באוויר
החוקרים נועדו להבין טוב יותר עד כמה חשיפה לטווח הארוך למזהמי אוויר עדינים עלולה להשפיע על יכולתו של הגוף לווסת את רמת הסוכר בדם ולשמור על בריאות המטבולית. הם התמקדו בסוג מסוים של זיהום המכונה PM2.5המתייחס לחלקיקים זעירים המוטסים באוויר הקטנים מ- 2.5 מיקרומטר שניתן לשאוף עמוק לריאות. לחקירתם, החוקרים חשפו עכברי מעבדה לאוויר מסונן או לריכוז ראש הממשלה2.5 במשך שש שעות ביום, חמישה ימים בשבוע, במשך 24 שבועות. מערך זה נועד לחקות מקרוב חשיפה עירונית כרונית בבני אדם.
תשומת לב מיוחדת הוקדשה לרקמת שומן חומה, סוג מיוחד של שומן המסייע לגוף לייצר חום ולשרוף קלוריות, ולכן ממלא תפקיד מפתח באיזון האנרגיה ובמטבוליזם של הגלוקוז. לאחר תקופת החשיפה של כחמישה חודשים, העכברים שששאו ראש הממשלה2.5 הראו סימנים של חילוף חומרים שיבוש, כולל רגישות לאינסולין לקויה. בדיקה נוספת עולה כי תפקודו של שומן חום שונו משמעותית.
בפרט, מצאנו כי הביטוי של גנים חשובים ברקמת השומן החום המווסת את יכולתו לייצר חום, לעבד ליפידים ולטפל בלחץ חמצוני הופרע. שינויים אלה לוו בהצטברות שומן מוגברת וסימנים של נזק לרקמות ופיברוזיס בתוך הרקמה, "
פרנצ'סקו פנני, פרופסור, המרכז לקרדיולוגיה תרגומית וניסויית, אוניברסיטת ציריך
שני אנזימים הם נהגים עיקריים לשינויים אפיגנטיים
לאחר מכן בחנו החוקרים את המנגנונים הבסיסיים המניעים שינויים אלה. הם גילו כי זיהום האוויר עורר שינויים משמעותיים בוויסות ה- DNA בתאי שומן חומים. זה כלל שינויים בדפוסי מתילציה של DNA ושינויים עד כמה גנים מסוימים נגישים היו להפעלה או כבה – תהליך המכונה שיפוץ כרומטין. שינויים אפיגנטיים אלה משפיעים על אופן התאים מתפקדים על ידי ויסות פעילות הגנים מבלי לשנות את הקוד הגנטי עצמו.
שני אנזימים זוהו כמניעים עיקריים לתהליך זה: HDAC9 ו- KDM2B. אנזימים אלה מעורבים בשינוי היסטונים, החלבונים שסביבם עטופים DNA. נמצא כי הם נקשרים לאזורים ספציפיים של ה- DNA בתאי שומן חומים של העכברים שנחשפו לראש הממשלה2.5מה שמוביל להפחתה בתגיות כימיות מרכזיות, או בקבוצות מתיל, המקדמות בדרך כלל את פעילות הגנים. פנני מוסיף כי "כאשר אנזימים אלה הודחקו בניסוי, תפקוד השומן החום השתפר, ואילו הגדלת הפעילות שלהם הובילה לירידות נוספות במטבוליזם."
יעדים חדשים למניעה או טיפול
המחקר מראה כי חשיפה לטווח הארוך לזיהום אוויר עדין עלולה לפגוע בבריאות המטבולית על ידי שיבוש התפקוד הרגיל של שומן חום. זה מתרחש באמצעות שינויים מורכבים בוויסות הגנים הנשלטים על ידי מנגנונים אפיגנטיים. "הממצאים שלנו עוזרים להסביר כיצד מזהמים סביבתיים כמו PM2.5 תורמים להתפתחות עמידות לאינסולין ומחלות מטבוליות, והם מצביעים על יעדים חדשים פוטנציאליים למניעה או טיפול ", אומר פרנצ'סקו פנני.
