Загрязнение воздуха от шин может способствовать развитию болезни Альцгеймера

Фото из открытых источников

Загрязняющие вещества, выделяемые обычными автомобильными шинами, могут способствовать повреждению головного мозга, лежащему в основе болезни Альцгеймера.

В новом исследовании химическое вещество было проанализировано с помощью множества компьютерных моделей. Оно связывается с несколькими генами, наиболее тесно связанными с этим заболеванием. Результаты исследования опубликованы в журнале Open Medicine .

Данная работа не доказывает, что загрязнение воздуха от автомобильного транспорта вызывает деменцию. Но она описывает конкретный молекулярный механизм, посредством которого это может происходить.

Это химическое вещество обнаруживается в дорожной пыли, почве, воде и даже в моче человека. Практически каждый, кто живет рядом с транспортными развязками, уже подвергается его воздействию.

Это химическое вещество называется 6PPD-хинон, и изначально оно используется в качестве консерванта для резины. Производители шин добавляют соединение под названием 6PPD, чтобы предотвратить растрескивание резины со временем.

При трении шин о дорогу они выделяют микроскопические частицы. Когда эти частицы контактируют с озоном в воздухе, консервант превращается в 6PPD-хинон, более токсичную молекулу.

Ученые впервые заметили это вдали от каких-либо клиник. В течение многих лет лосось-кижуч, возвращавшийся в ручьи под Сиэтлом, погибал после осенних дождей, и никто не мог сказать, почему. Затем, в 2021 году, исследование выявило связь между гибелью рыбы и веществом, содержащимся в автомобильных шинах, превратив обычную массовую гибель рыбы в глобальную проблему загрязнения окружающей среды.

Впоследствии это вещество было обнаружено в воде, почве, дорожной пыли и человеческой моче. Это означает, что воздействию подвергаются и люди. 

Обеспокоенность состоянием человеческого мозга подкрепляется еще одним доказательством. У мышей 6PPD-хинон способен проникать через гематоэнцефалический барьер — плотную клеточную стенку, которая препятствует проникновению большинства токсинов в мозг. Это происходит в течение получаса после воздействия.

Чун Чжан и Цзинци Чжан поставили перед собой задачу выяснить, какое действие может оказать это химическое вещество после прибытия. Исследователи обосновали свою точку зрения, используя существующие базы данных. Они сопоставили белки, с которыми, согласно прогнозам, взаимодействует 6PPD-хинон, с генами, уже связанными с болезнью Альцгеймера.

В результате совпадения было выявлено 92 общих целевых гена. После фильтрации этого списка до наиболее связанных между собой генов осталось 23 основных гена, которые не были случайным образом разбросаны по всему организму.

Они концентрировались в областях мозга, сильно пораженных болезнью Альцгеймера, включая наружную кору и базальные ганглии — структуры, расположенные глубоко в мозге. Затем модель машинного обучения определила, какие гены лучше всего отличают мозг больных болезнью Альцгеймера от мозга здоровых людей.

Пять из них оказались наиболее сильными предикторами, среди них главный регулятор воспаления и основной контроллер антиоксидантной защиты клетки. В ходе моделирования процесса стыковки проверялось, может ли 6PPD-хинон физически прикрепиться к белкам этих генов. В моделях он прикреплялся.

Наиболее точное соответствие было обнаружено с тремя основными белками, в том числе с ферментом, подпитывающим воспаление, и белком, который помогает запутывать тау-белок, узлы которого являются характерным признаком заболевания.

Это прогнозируемые результаты, а не измерения, полученные на живых тканях. Они указывают, в каком направлении могут быть направлены дальнейшие лабораторные исследования, а не то, что уже произошло внутри мозга.

Полученные результаты совпадают с данными другого исследования. В статье 2025 года, посвященной аналогичному вычислительному алгоритму, 6PPD и его хинон были проанализированы.

В ходе исследования были выявлены перекрывающиеся мишени при болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона, включая один и тот же белок, связанный с тау-белком. В итоге складывается картина, в которой химическое вещество воздействует сразу на несколько неисправных систем, а не просто переключает один выключатель. Один из путей этого воздействия — воспаление.

Регулятор воспаления NFKB1, который постоянно выявлял модель, находится в центре иммунного ответа мозга. Когда он остается активным, он подпитывает вялотекущее нейровоспаление, характерное для болезни Альцгеймера.

Этот ген привлек дополнительное внимание по другой причине. Он использовал статистический метод, проверяющий, способствует ли активность гена возникновению заболевания, а не просто является его сопутствующим фактором.

Исследовательская группа обнаружила, что более высокая активность NFKB1 в тканях головного мозга коррелирует с более высоким риском развития болезни Альцгеймера. Второй путь лежит через окислительный стресс — медленное химическое изнашивание, которое происходит, когда клетки вырабатывают больше активных форм кислорода, чем могут нейтрализовать.

Мозг сжигает необычайно большое количество энергии, что делает его уязвимым для такого рода повреждений. Отдельные исследования уже показали, что 6PPD-хинон вызывает аналогичное окислительное повреждение в клетках человека.

Третий путь связан с передачей сигналов. GSK3B, белок, который добавляет узлы к тау-белку, давно считается одним из подозреваемых в развитии болезни Альцгеймера. Эти клубки закупоривают отмирающие нейроны. Ещё один отмеченный ген находится в сигнальном пути, обеспечивающем работу синапсов — соединений, через которые нейроны передают сообщения.

Авторы утверждают, что если нарушить работу этих систем одновременно, вред нанесется именно там, где клеткам мозга больше всего необходимо поддерживать контакт.

Ничто из этого не доказывает, что ежедневные поездки на работу повышают вероятность развития деменции у кого-либо.

Тем не менее, это исследование предлагает первую молекулярную карту, связывающую этот загрязнитель из автомобильных шин с генами болезни Альцгеймера, — построенную на основе данных о мозге человека, а не рыб или мышей.

Имеющиеся данные содержат существенные пробелы. Один из наборов данных о мозге включал всего около дюжины случаев болезни Альцгеймера. И все результаты связывания, о которых сообщают исследователи, пока существуют только в рамках компьютерной симуляции и не подтверждены в тканях живого мозга.

Тем не менее, карта предоставляет лабораториям краткий список генов и механизмов для непосредственного тестирования. Она также поднимает вопрос о загрязнении воздуха, вызванном износом шин, — распространенном, почти незаметном факторе воздействия, передающемся через воздух, пыль и дорожный сток. Этот вопрос действительно важен. По данным Всемирной организации здравоохранения, сегодня деменцией страдают около 55 миллионов человек. Ожидается, что к 2050 году это число увеличится более чем вдвое, и большая его часть приходится на болезнь Альцгеймера.

На данный момент 6PPD-хинон пополняет растущий список повседневных химических веществ. Исследователи заново изучают каждое из них на предмет их возможного воздействия на стареющий мозг.

Исследование пока не может сказать, насколько сильно проживание вблизи транспортных развязок меняет эти шансы. Но оно превращает смутное беспокойство по поводу загрязнения в набор конкретных, проверяемых целей – и обычно именно с этого начинаются исследования в области профилактики.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний