Ученые нашли еще один веский повод бросить курить

Оказалось, что после того, как человек бросает курить, клетки его легких начинают восстанавливаться. Не до «идеального» исходного состояния, — но все-таки гораздо активнее, чем считалось до сих пор, передает meduza.io

Cвязь между курением и раком легкого давно признана фактом — с сигаретами связывают 80-90 процентов случаев развития заболевания. Риск развития рака повышает именно табачный дым, более 60 компонентов которого имеют доказанные канцерогенные свойства. При вдыхании эти вещества вызывают мутации в ДНК клеток эпителия — верхнего слоя легочных альвеол и бронхов, составляющих структурную основу органа. В среднем, легочный эпителий курильщика содержит несколько тысяч «лишних» мутаций по сравнению с легким некурящего человека.

Накопление случайных мутаций связано с развитием рака следующим образом. Для того, чтобы начать бесконтрольно размножаться, и, таким образом, превратиться в раковые, клеткам достаточно всего нескольких мутаций в ключевых генах сигнальных путей. В результате появления мутаций эти «управляющие схемы» могут начать бесконтролько передавать стимулирующие сигналы, которые и запускают клеточное деление. Такие — то есть стимулирующие деление — мутации называются драйверными. Чем выше общая мутационная нагрузка на клетку, тем выше вероятность появления и драйверных мутаций, а, следовательно, и злокачественного перерождения клеток. Облегчают возникновение опухоли и вторичные эффекты сигаретного дыма — хроническое воспаление и подавление локального иммунитета.

Этот процесс хорошо описан и известен сейчас на молекулярном уровне, однако еще в 1971 году эпидемиологи обратили внимание, что реальная статистика развития рака легких несколько отстает от ожидаемой модели. Другими словами, риск развития рака легких возрастает с количеством выкуренных сигарет не экспоненциально, как предсказывает модель, а более полого.

Тогда же стало понятно, что из двух человек, которые к определенному моменту времени выкурили одинаковое количество сигарет, но один продолжает курить, а другой уже бросил, рак скорее найдут у того, кто продолжает курить. Но это не соответствовало принятой модели того, как мутации влияют на онкогенез: если вред от сигарет просто суммируется, то разницы между двумя курильщиками (настоящим и бывшим) быть не должно. Считалось, что у взрослых людей легкие имеют ограниченные возможности к восстановлению, поэтому большое число мутаций должно сопровождать человека всю оставшуюся жизнь.

Чтобы разобраться в этом «парадоксе», ученые из Кембриджа недавно решили прямо подсчитать количество мутаций в верхних дыхательных путях у людей. В выборке оказалось трое курильщиков, шестеро бросивших, четверо людей, которые никогда не курили, а также трое детей. Всем этим людям была ранее назначена бронхоскопия по тем или иным показаниям, и исследователи воспользовались полученным при процедуре материалом, чтобы проанализировать ДНК клеток бронхиального эпителия.

Чтобы исследовать вариабельность в количестве мутаций в эпителии одного и того же человека, кусочки ткани разбили на отдельные клетки, и после этого из каждой вырастили небольшую колонию. Из такой колонии выделили ДНК и прочитали ее последовательность, в которой при помощи статистического анализа нашли мутации. В итоге исследователи составили каталог мутаций для 632 отдельных клеток, полученных у шести человек.

Зная возраст участников, ученые рассчитали «нормальную» мутационную нагрузку для проанализированных клеток. Согласно оценкам, количество однобуквенных замен в ДНК отдельной клетки увеличивается на 22 штуки в год, таким образом даже у очень пожилого человека их количество не должно превышать пары тысяч. У курильщиков же количество таких замен оказалось значительно больше — в среднем 5300 мутаций на клетку. А у бывших курильщиков — 2300 мутаций на клетку, то есть более чем вдвое меньше, чем у тех, кто еще курит.

Что удивило исследователей, у курильщиков, как бывших так и настоящих, в бронхиальном эпителии встречались популяции клеток, у которых количество мутаций оказалось нормальным, то есть просто соответствующим возрасту, без дополнительных «сигаретных» мутаций. В бронхах бросивших курить людей таких оказалось в четыре раза больше. Что также оказалось неожиданным для ученых — в таких клетках теломеры, то есть концевые участки хромосом, длину которых связывают с оставшимся количеством делений, оказались длиннее, чем в клетках с большой мутационной нагрузкой. Другими словами, эти клетки «выглядели моложе».

Гипотеза авторов новой работы, которая хорошо объясняет и «парадокс бросившего» и наблюдаемое пониженное число мутаций в легочном эпителии, подразумевает существование так называемых «спящих» стволовых клеток. Возможно, что в легких есть некий запас таких клеток, которые в состоянии заместить «испорченный» эпителий курильщика. В пользу этой гипотезы говорят слишком длинные теломеры «подозрительно нормальных» клеток, которые ученые обнаружили у людей, бросивших курить.