После разрушительных пожаров, охвативших Лос-Анджелес в январе, растет обеспокоенность по поводу долгосрочных последствий вдыхания дыма для здоровья.

В исследовании, опубликованном в International Journal of Molecular Sciences , исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) и Агентства по охране окружающей среды стремятся закрыть пробел в знаниях о том, как воздействие дыма от лесных пожаров может повлиять на гематоэнцефалический барьер, который защищает мозг от вредных веществ. Такое воздействие может вызвать молекулярные и клеточные изменения в мозге, которые связаны с когнитивными и неврологическими дисфункциями, такими как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и деменция.

В то время как предыдущие исследования были в основном сосредоточены на изучении воздействия дыма от лесных пожаров на легкие и сердце, последнее исследование было направлено на выявление и понимание потенциальных последствий и неблагоприятных последствий, которые может вызвать воздействие дыма от лесных пожаров при попадании этих частиц в мозг.

В ходе исследования группа оценила реакцию двух типов культур клеток мозга in vitro — эндотелиальных клеток микрососудов мозга (HBMEC) и бессмертной линии эндотелиальных клеток человеческого мозга (hCMEC/D3) — на воздействие различных доз экстракта дыма эвкалиптовой древесины в течение 24 часов.

Эвкалиптовые деревья представляют особый интерес из-за их легковоспламеняющихся, богатых маслом листьев и коры, а также из-за высокого уровня токсичности, которую они выделяют при сжигании. Эти факторы в сочетании с их обилием в Калифорнии и большими размерами (некоторые достигают высоты 150–200 футов) представляют значительную угрозу для популяции.

Насколько известно экспериментальной группе, это было первое исследование, в котором изучалось непосредственное воздействие экстракта древесного дыма на эндотелиальные клетки мозга (выстилающие гематоэнцефалический барьер) с использованием HBMEC и hCMEC/D3.

Исследовательская группа обнаружила, что воздействие древесного дыма вызывает иммунные реакции в мозге, что приводит к увеличению выработки интерлейкина-8: белка-цитокина, часто связанного с нейровоспалением, который высвобождается в ответ на травму или повреждение в организме. Они также увидели доказательства значительного снижения некоторых маркеров плотных контактов — защитного компонента гематоэнцефалического барьера, который запечатывает пространство между эндотелиальными клетками мозга.

Оба типа мозговых клеток продемонстрировали схожие реакции на экстракт древесного дыма, что позволяет предположить, что любой из них может предложить перспективный путь для изучения молекулярного механизма нейровоспаления в мозге от воздействия лесного пожара/древесного дыма. Группа отмечает необходимость будущих исследований, которые проверят более длительное время воздействия древесного дыма и проанализируют другие типы мозговых клеток, помимо эндотелиальных клеток. В совокупности это исследование может дать новое понимание потенциальной нейротоксичности и перекрестных помех между клетками.

Кроме того, поскольку твердые частицы дыма от лесных пожаров ( мелкие частицы размером менее 2,5 микрон) и летучие продукты сгорания значительно различаются по составу в зависимости от стадии горения, местоположения, погоды, топлива и температуры пожара, исследователи утверждают, что следует оценить и другие типы биомассы, помимо тлеющего эвкалипта, чтобы определить, какая биомасса может быть более токсичной для мозга.

В настоящее время ученые LLNL отслеживают и количественно определяют компоненты вдыхаемого дыма лесных пожаров в мозге, стремясь выявить потенциальные механизмы транслокации (т. е. пути частиц дыма в мозг) с использованием возможностей биологической ускорительной масс-спектрометрии LLNL (bioAMS). Они также планируют оценить in vivo нейровоспалительные последствия воздействия дыма лесных пожаров, которые могут способствовать неврологической дисфункции.

Соавторами исследования от LLNL являются Дороти Ю, Бриа Горман, Ноа Гоши, Николас Хам, Эйми Себастьян, Хизер Энрайт и Брюс Буххольц.