Учёные из Университета Калифорнии в Риверсайде обнаружили, что вдыхание пыли из пересохшего озера Солтон-Си может быстро изменить микроскопический мир внутри лёгких.
Ранее было показано, что генетические или бактериальные заболевания влияют на микробы в лёгких. Однако это открытие стало первым случаем, когда учёные наблюдали такие изменения из-за воздействия окружающей среды, а не болезни.
Исследование, опубликованное в журнале mSphere, показывает, что вдыхание пыли, собранной вблизи мелководного озера, меняет как микробный ландшафт, так и иммунные реакции у здоровых мышей.
«Даже пыль из Солтон-Си, профильтрованная для удаления живых бактерий или грибов, меняет выживаемость микробов в лёгких», — сказала Миа Малтц, миколог из Университета Калифорнии в Риверсайде и ведущий автор исследования. «Она вызывает глубокие изменения в нашей внутренней среде».
Влияние пыли на здоровье
Учёные изучили микробиом кишечника и обнаружили, что он влияет на пищеварение, иммунитет и даже психическое состояние. В отличие от него, микробиом лёгких изучен недостаточно, хотя его роль в общем состоянии здоровья становится всё более очевидной.
«Наша лаборатория обнаружила, что пыль, образующаяся в Солтон-Си, может иметь значительное влияние на здоровье, особенно на лёгкие, и, вероятно, является основным фактором высокой заболеваемости астмой в близлежащих сообществах», — сказал Дэвид Ло, заслуженный профессор биомедицинских наук из Университета Калифорнии в Риверсайде и автор исследования.
Методы исследования
Исследователи разработали специальную камеру для имитации реальных условий воздуха. Команда собрала образцы пыли как ближе к Солтон-Си, так и дальше от него, а затем подвергла мышей воздействию аэрозольных частиц в ходе серии недельных испытаний.
Результаты исследования
Среди бактериальных видов, которые размножились у мышей, подвергшихся воздействию пыли из моря, были Pseudomonas и Staphylococcus, связанные с респираторным воспалением. В наиболее пострадавших образцах было много бактерий, продуцирующих ЛПС (липополисахарид), молекулярный остаток на их внешних мембранах, известный как триггер иммунных реакций.
«Мы думаем, что микробные продукты, такие как ЛПС, являются частью того, что вызывает воспаление», — сказала Малтц. «Это как дышать химическим отпечатком мёртвых бактерий».
Некоторые образцы пыли были особенно сильными. В одном случае до 60% иммунных клеток лёгких содержали маркеры активации нейтрофилов, что свидетельствует об агрессивном воспалении. У мышей, дышавших фильтрованным воздухом, уровень нейтрофилов составлял всего 10–15%.
Арonson сказала, что результаты ставят под сомнение устоявшиеся представления в лёгочной науке. «Мы видели такие микробные сдвиги у людей с муковисцидозом или инфекциями», — сказала она. «Но у этих мышей не было никаких предварительных условий. Это был чистый лист, и это всё равно произошло».
Дальнейшие исследования
По мере того как дно озера Солтон-Си продолжает высыхать, всё больше его токсичных отложений поднимается в воздух. Исследовательская группа изучает, происходят ли подобные микробные сдвиги у местных детей.
«Вдыхание пыли в течение долгого времени может иметь хронические последствия для лёгких, и эти исследования потенциала изменения микробиома лёгких являются важным первым шагом в выявлении факторов, которые могут привести к астме и другим хроническим заболеваниям», — сказал Ло.
Исследование также поднимает более широкие вопросы. Если пыль может изменить микробиом лёгких, то как насчёт дыма, выхлопных газов или аэрозолей от вейпов? Исследователи планируют проверить, вызывают ли другие воздействия аналогичные нарушения.
Это исследование опиралось на метод, разработанный Малтц за четыре года, для выделения микробной ДНК из тканей хозяина, что позволило более детально изучить микробиом лёгких, чем когда-либо прежде. Следующий шаг — определить, теряются ли защитные виды, и как долго сохраняются заметные изменения микробиома.
«Мы только начали понимать, как воздействие пыли меняет микробиом лёгких», — сказала Малтц. «Мы ещё не знаем, как долго сохраняются изменения и обратимы ли они. Это ещё один важный вопрос».
Предоставлено Университетом Калифорнии в Риверсайде.