Загрязнение окружающей среды и риск аутизма
В недавнем обзоре, опубликованном в Brain Medicine, группа авторов рассматривала загрязнение воздуха в качестве ключевого средового фактора риска аутизма, делая акцент на взаимодействии генов и окружающей среды, а также на влиянии загрязнения на нейроразвитие.
Твёрдые частицы (PM) — это категория загрязнителей воздуха. Так называют мелкие воздушные частицы PM2.5, то есть частицы размером меньше 2,5 микрометра в диаметре, и несколько более крупных частиц PM10. Эти частицы могут проникнуть в кровоток, пересечь плацентарный барьер и добраться до мозга плода.
Исследования показали, что пренатальное воздействие PM10 может отрицательно повлиять на развитие плода, а PM2.5, которые проникают ещё глубже, связаны с повышенным риском РАС, когда их воздействие происходит во время ранней беременности или в период до зачатия. Благодаря этим данным, РМ считаются загрязнителями, высокоприоритетными для изучения риска РАС.
NO и NO₂ являются вредными загрязнителями воздуха, высвобождающимися в первую очередь благодаря выбросам транспортных средств и сжиганию промышленных видов топлива. Воздействие этих загрязнителей, в особенности во время беременности и раннего детства, может помешать нормальным процессам развития мозга, таким как нейронная миграция и миелинизация нервных волокон.
В недавних прорывных исследованиях была установлена прямая связь воздействия NO с РАС, что делает его одним из первых загрязнителей с чётко определённым механизмом, ведущим к риску РАС. Время воздействия имеет решающее значение. Поскольку нарушения в развитии мозга во время раннего пренатального и постнатального периодов могут привести к долгосрочным проблемам в нейроразвитии.
O₃ (озон) — это высокореактивная молекула кислорода, сформированная посредством химических реакций между летучими органическими соединениями и оксидами азота. Исследование McGuinn et al установило связь между воздействием O₃, в особенности в комбинации с PM2.5, и повышенным риском РАС.
При воздействии на организм во время критических окон развития, таких как беременность и первые два года жизни, озон может способствовать развитию расстройств нейроразвития из-за его окислительных свойств, что может повредить клетки мозга и тормозить их развитие.
SO₂ — это ещё один токсичный загрязнитель, происходящий при сжигании ископаемого топлива, выбросов транспортных средств и промышленных процессов. Исследования показывают, что воздействие SO₂ на организм матери, в особенности во время беременности и раннего детства ребёнка, связано с более высоким риском РАС.
Кроме того, вызывают беспокойство летучие органические соединения, такие как бензол, который часто встречается в промышленных процессах, табачном дыме, и выбросах предприятий. Воздействие этих соединений на организм матери во время беременности, в особенности в комбинации с другими загрязнителями, такими как NO₂, может иметь синергетические эффекты, которые ещё больше увеличат риск РАС.
Вредоносные эффекты загрязнения воздуха на мозг можно свести к нескольким биологическим механизмам, включая нейровоспаление и оксидативный стресс. Во время беременности вдыхание таких загрязнителей, как РМ может привести к воспалительной реакции у плода и вызвать нейровоспаление в развивающемся мозге.
Незрелый гематоэнцефалический барьер позволяет РМ достичь клеток мозга плода, инициируя воспаление в клетках, таких как астроциты и микроглиальные клетки. Загрязнители NO₂ и РМ 2.5 могут активировать толл-подобные рецепторы и сигнальные пути, такие как ядерный фактор каппа-лёгкой цепи-энхансер активированных В–клеток (Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells), которые регулируют гены, связанные с воспалением.
Ядерный фактор каппа-легкой цепи-энхансер активированных В-клеток (NF-kB) является белковым комплексом, который играет ключевую роль в регуляции иммунного ответа, воспалительных процессов и клеточной выживаемости. Связывает активацию иммунного ответа с регуляцией экспрессии генов, обеспечивая функциональность В-клеток и ответа на патогены.
Хроническое воспаление в развивающемся мозге может привести к нарушению в нейронных сетях, что является отличительной чертой у многих людей с РАС. Загрязнение воздуха может также привести к эпигенетическим изменениям, которые модифицируют экспрессию генов, не меняя последовательность ДНК. Метилирование ДНК и модификация гистонов являются изменениями, которые наблюдались в отношении воздействия загрязнённого воздуха.
Эти изменения могут повлиять на гены, которые контролируют развитие мозга и иммунную функцию, потенциально увеличивая вероятность РАС. Кроме того, воздействие загрязнённого воздуха нарушает баланс нейромедиаторов, таких как глутамат и гамма-аминомасляная кислота, необходимых для нормального функционирования мозга.
Некоторые загрязнители, в первую очередь мелкие РМ, действуют в качестве эндокринных дизрапторов, изменяя уровни гормонов, которые имеют решающее значение для развития мозга. Это нарушение в гормонах, таких как эстроген и гормоны щитовидной железы, во время решающих стадий развития может привести к аномалиям в нейроразвитии, включая РАС.
Кроме того, воздействие загрязнённого воздуха может нарушить регуляцию метаболических сигнальных путей, включая жирные кислоты, аминокислоты и нейромедиаторы, каждый из которых выполняет важную функцию в нейроразвитии.
Таким образом, воздействие загрязнителей (РМ, NO, NO₂, SO2 и O3) во время критических окон развития, в особенности во время беременности и в раннем детстве, повышает риск РАС.