Mitokondriell funktion vid inflammatoriska och metabola sjukdomar uppkomna genom exponering för toxiska luftföroreningar.
Cell med mitokondrier |
Mitokondrier är också en viktig källa till ROS (reaktiva syrearter-fria radikaler) i de flesta däggdjursceller och är därför starkt involverade i oxidativ stress, där ökad ROS-produktion kan bidra till mitokondriell skada i en rad sjukdomar.
De spelar också en betydande roll i ett redoxsignalsystem där ett samspel visas från organellen till resten av cellen. Nyligen har det konstaterats nya funktioner för mitokondrierna, särskilt kopplade förändringarna i mekanismerna som är kopplade till ROS-generering med de inflammatoriska svaren involverade i olika sjukliga tillstånd.
Mitokondriernas roll i de cellulära och molekylära mekanismerna som kopplar samman systemisk inflammation och mitokondriell dysfunktion i olika organ, med exponering för luftföroreningar som exempel.
Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) andas 9 av 10 människor världen över in luft av låg kvalitet. Följaktligen inträffar mer än 9 miljoner förtidiga dödsfall varje år på grund av de gemensamma effekterna av exponering för hushållens och omgivande luftföroreningar. Nyligen har det uppskattats att inandning av förorenad luft i stadsmiljöer minskar den förväntade livslängden världen över med nästan 3 år.
Människan kan ofrivilligt exponeras för föroreningar främst genom vävnader eller organ som direkt interagerar med de toxiska ämnen som finns i luftföroreningar. Detta kan ske genom luftvägarna, det man andas in, penetration genom hud eller ögon och förtäring av förorenad mat via mag-tarmkanalen.
På grund av de negativa hälsoeffekterna i samband med luftföroreningar har ökad förekomst av luftvägssjukdomar, såsom lunginflammation, kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) och lungcancer, observerats. Den toxiska exponering orsakar också organinflammation som leder till systemiska komplikationer.
Hjärt- och kärlsjukdomar står till stor del för merparten av ökningen av sjuklighet och dödlighet. I själva verket, enligt Global Burden of Disease-studien, är luftföroreningar ansvarig för en fjärdedel av det totala antalet dödsfall från syrebrist till hjärtat och stroke.
Luftföroreningarnas sammansättning och klassificering
Luftföroreningar
består av en blandning av gaser (som kolmonoxid, svaveldioxid, kväveoxider och
ozon) och luftburna partiklar. Även inomhusmiljön kan förorenas via ventilationssystem,
luftkonditionering, mögelgifter mm och orsaka sjukdomar.
Förutom den komplexa karaktären hos luftföroreningar och samexistensen av många föreningar som tillsammans kan bidra till den rapporterade negativa hälsoeffekten, indikerar många epidemiologiska studier att toxiska luftföroreningar är huvudansvarig för hälsoresultaten.
Luftföroreningar är en heterogen blandning av fasta och flytande partiklar som är kategoriserade efter sin storlek: De med en storlek på <10 μm (mikrometer) kan fastna i de övre luftvägarna och utöva en lokal toxisk effekt. De mest skadliga partiklarna är dock de med en diameter <2,5 μm, eftersom de kan tränga in djupare in i lungorna och nå alveolerna. Medan grova partiklar vanligtvis härrör från naturliga källor, står förbränning av fossila bränslen från transporter, industri och kraftgenerering för det mesta för luftföroreningar av fina partiklar i framför allt stads- och tätortsmiljöer. Dessutom har det diskuterats att partiklarna till och med kan bryta igenom olika epitel och föras över till blodomloppet och potentiellt kunna orsaka direkt skada på perifera celler och vävnader. Mindre partiklar (nano) en nanometer är en miljarddels meter)) uppvisar ett högre förhållande mellan yta och volym vilket ger en större yta där olika föreningar kan absorberas. Samband har etablerats mellan luftföroreningsspecifika komponenter och de framkallade toxiska mekanismerna.
Övergångsmetaller som finns i luftfördelningar inkluderar vanligtvis järn, vanadin, nickel, krom, koppar, kadmium och zink. På basis av deras förmåga att generera ROS*, som är en biprodukt från kroppens energiförbränning, i biologiska vävnader och producera oxidativa stresstillstånd. De flesta av dessa metaller har förmågan att delta i Fenton-liknande* reaktioner och bidrar till en ökad frisättning av ROS, vilket initierar oxidativa skademekanismer.
När det gäller organiska föreningar kan även polycykliska aromatiska kolväten finnas i beläggningspartiklar. De cytotoxiska mekanismerna förknippade med kolväten involverar också syreatomer härledda fria radikaler* huvudsakligen från mitokondrier*.
Geoingenering även kallad chemtrails (kemikaliespår).
Att inandas doftprodukter kan vara skadligare än att gå längs en trafikerad gata.
– Det kan vara ett problem att avgöra vilka av de testade produkterna som finns
i Sverige eftersom produkterna kan ha andra varunamn i Sverige, säger Olof
Holmer, vd på Kemisk-tekniska leverantörsförbundet, KTF.
När Konsumentverket gick igenom märkningen av 17 doftprodukter på den svenska
marknaden 2001 visade det sig att 15 av produkterna saknade
innehållsförteckning. Nu visar BEUC:s undersökning att många produkter
innehåller ämnen som formaldehyd, bensen och glykoleter.
– Alla de här ämnena är synnerligen olämpliga och de bör inte finnas i sådana
här produkter, säger Göran Stridh, kemist på yrkes- och miljömedicinska
kliniken på Universitetssjukhuset i Örebro.
– Bensen är ett fruktansvärt ämne som är leukemiframkallande. Det är
totalförbjudet i arbetslivet. Men man ska i och för sig komma ihåg att allt är
en fråga om dos, alltså koncentrationen av ämnet multiplicerat med tiden man
exponeras för ämnet. Men jag skulle aldrig i livet använda sådan här produkter,
säger han. Artikel hämtad från Svenska Dagbladet
Toxiska
luftföroreningarnas mekanismer och dess exponering på huden
Inflammation
i huden och en förändrad redoxbalans, (det totala antalet reduktionssteg måste vara lika med det
totala antalet oxidationssteg)
har nämnts som relevanta mekanismer förknippade med förvärring av hudsjukdomar,
”åldersfläckar” atopisk dermatit, akne och psoriasis.
Jämfört med
de mekanismer som observerats i ögon- och lungvävnad som exponeras för
luftburna föroreningar, kan huden absorbera partiklar i vävnadsskador, vilket
tyder på en kaskad av effekter som drivs av inflammatoriska processer och
oxidativ skada. Det leder till systemisk inflammation som en konsekvens och
även endoteldysfunktion.
De luftburna partiklarnas skadliga effekter på ögonytan
Ögoninflammation |
Ögonen är de
organ som ständigt exponeras för miljön och hornhinnan är den första fysiska
barriären mot luftföroreningar. Det har det visat sig att luftföroreningar
förvärrar irritation, sveda, främmande kroppskänsla, rodnad, inflammation, klåda
i ögonen hos människor som bor i tätorter.
Skadliga effekter på ögonytan är associerade med fria radikaler och inflammationer. På grund av detta ökar både hornhinnans- och bindhinnans epitelceller när de exponerade för olika skadliga ämnen. I sin tur leder inflammationer till sjukliga förändringar på grund av vävnadsökning som påverkar hornhinnans brytningsförmåga och synprocessen. Dessutom är ögonen mycket blodkärlsrika, följaktligen en viktig förmedlingskälla för de skadliga partiklarna.
Toxicitet i hjärnan och nervsystemet
Huvudmekanismerna
för neurotoxicitet som produceras av luftföroreningar verkar vara relaterade till oxidativ
stress och nervinflammation, som också är relaterade till patofysiologin för
olika neurodegenerativa sjukdomar. Sättet på vilket dessa luftföroreningar når hjärnan och hur
partiklarna orsakar skadan är inte klarlagt ännu.
Ektoderm bildar grunden för alla cellstrukturer i det perifera luktsinnet. Den kommer senare att bilda bl.a. luktnervcellerna i näsan och den nervbana som leder luktinformationen till hjärnan. Toxiner som cirkulerar genom nässlemhinnan kan passera epitelbarriären in i blodomloppet eller förflytta sig längs luktnervens axon och nå centrala nervsystemet. Därför kan de skadliga effekterna av inandning av partiklar vara resultatet av en direkt effekt av partiklarna via en väg från nässlemhinnan till axonen av luktnerven och därifrån till luktbulben, eller via en indirekt väg genom av den systemiska inflammatoriska reaktionen initierad av ökade nivåer av proinflammatoriska ämnen som släpps ut i blodomloppet och oxidativ stress.
Oxidativ stress orsakas av överskottsbildning av olika reaktiva syrearter (ROS) i celler och är inblandad i symptombilden av många neurodegenerativa sjukdomar som tillexempel MS och Parkinsons vilka båda är kroniska neurologiska sjukdomar. Vid MS verkar immunsystemet angripa den egna nervvävnaden och vid Parkinson förstörs de nervceller som tillverkar signalsubstansen dopamin.
En
av svårigheterna med sjukdomar relaterade till oxidativ stress i hjärnan är att
hjärncellerna är mycket mottagliga för oxidation. Så kallad ”hjärnrost” är både
ett akut och kroniskt problem. Vid akuta händelser som stroke och trauma kan
både de primära och sekundära effekterna av pågående oxidation vara massiva.
Eftersom reaktiva molekyler genereras i energimetabolismen och produktionsprocessen i cellen, är det viktigt att ha ett väl fungerande cellförsvar. Detta skall signalera till handling när nivåerna av oxidation stiger. Det är vad REDOX-signalmolekyler har till uppgift att göra. Naturligtvis, som det gäller för hjärnan, är det lika tillämpligt på varje cell i resten av kroppen.
Nervsystemet
Nervceller
är uppbyggda på ungefär samma sätt som andra celler i kroppen. De innehåller en cellkärna och cellen har olika
uppgifter. Något som skiljer nervcellerna från andra celler är att de har
trådliknande utskott. Varje nervcell har en lång nervtråd som kallas axon. Axonerna
leder signaler ut från nervcellen. Nervcellen har också flera kortare nervtrådar
som kallas dendriter. Dendriterna leder signaler in till cellen. Med hjälp av
nervtrådarna har cellerna kontakt med andra nervceller, musklerceller eller
körtelceller. Både de långa och korta nervtrådarna delas upp i flera nervändar
så att de kan ha kontakt med många andra celler.
En del nervtrådar omges av ett skydd som kallas myelinskida. Myelinet består av fett och fungerar som isolering och skydd för nervtråden. Myelinet täcker inte hela nerven, utan det finns små mellanrum som kallas noder. Nerver med myelinskida leder signaler snabbare än nerver utan myelinskida. Det beror på att signalen hoppar mellan noderna. Vid MS, uppstår skador på myelinet, det skyddande höljet runt nervfibrerna i centrala nervsystemet på grund av inflammationer.
En forskargrupp i Lund har visat att mobilstrålningen perforerar blod- och hjärnbarriären samt ger skador och celldöd hos hjärnans nervceller även om långtidspåverkan ännu är oklar. Fortfarande är forskarna oeniga om vilka effekter de kemiska föroreningarna i bl.a. kontorsmiljöer och de elektromagnetiska fälten har på människokroppen. Klart är dock att en stor grupp människor har utvecklat allvarliga besvär. Mycket talar för att överkänslighetsreaktioner orsakas av en rad samverkande faktorer där kemiska och fysikaliska faktorer spelar en avgörande roll.
Redoxmolekyltillskott
spelar en viktig roll som näring åt hjärnans miljarder stödceller (gliaceller).
Dessa förser våra nervceller med näring och producerar myelin.
Mag-tarmkanalen är exponeras både genom lungorna och förorenad mat
Munnen och matsmältningskanalen, liksom andningsorganen och huden, de vanligaste direkta exponeringsvägarna för luftföroreningar. Partiklar kan komma åt tarmen som ett resultat av förorenat matintag eller indirekt genom inandning.
I lungan är ökade nivåer av inflammationsframkallande cytokiner, inklusive tumörnekrosfaktor och kemikalieattraherade cytokiner, ett vanligt fynd efter exponering. Därför observeras vanligtvis rekrytering av lunginflammatoriska celler efter exponering, både hos människor och i olika djurarter (hästar har stora lungor och är känsliga för luftföroreningar, min kommentar).
Ökade plasmanivåer av dessa inflammatoriska förmedlare har också associerats med episodiska förhöjningar av toxiner i storskaliga kohortstudier*, vilket tyder på att dem toxiska exponering utlöser en inflammatorisk respons som inte bara är begränsad till lungan, utan också är systemisk.
Som ett resultat av detta försämras ämnesomsättningen i avlägsna organ, såsom i hjärtat.
Alveolära makrofager spelar en central roll för att upprätthålla lunghomeostas genom avlägsnande av exogena material och mikroorganismer från andningsytan genom fagocytos*
Evolutionen har förfinat alveolära makrofagers förmåga för att känna igen och eliminera patogener (sjukdomsframkallande ämnen). Men de skadliga ämnena i luftföroreningar ökar pressen på cellernas kapacitet att avlägsna främmande ämnen vilket leder till okontrollerad cellaktivering och ROS-produktion, såväl som ett överdrivet inflammatoriskt svar och pro-inflammatorisk cytokinfrisättning.
Aktivering av immunförsvaret efter att kroppens upptag av toxiner verkar representera ett centralt steg i det cellulära inflammatoriska svaret på toxinerna i alveolära makrofager. Intressant nog har toxiska partiklar också visat sig ackumuleras inuti mitokondrier, vilket tyder på en specifik direkt effekt av toxiner över dessa.
Följaktligen inducerar den toxiska exponering förändrad mitokondriell ultrastruktur i alveolära makrofager, inklusive svullnad, försämrad mikrocirkulation och organellsönderdelning vid höga doser, såväl som modulering av mitokondriell delning eller att de slås samman till större enheter.
Nedsatt hjärtmitokondriell funktion uppstår också som ett centralt inslag i toxiska luftföroreningar. Mekanistiskt inducerar en akut exponering för luftföroreningar en minskning av aktiv, men inte vila, syreförbrukningshastighet, tillsammans med inre membrandepolarisering och minskad mitokondriell ATP*-produktion.
*Grundmodellen för en kohortstudie är att man undersöker en exponerad grupp och en oexponerad grupp, och sen följer båda grupperna över tid på samma sätt.
*ATP, Adenosintrifosfat, är ett ämne som spelar en central roll i cellernas energihantering och ämnesomsättning. Kemiskt består ATP av adenosin och tre fosfatgrupper som sitter i på rad och betecknas alfa, beta och gamma räknat från adenosinmolekylen. ATP kan skapas på tre olika sätt, genom kreatinfosfatsystemet, glykolysen och nedbrytning av kolhydrater, fett och proteiner i citronsyracykeln och elektrontransportskedjan. Den sistnämnda kan delas upp i två eller tre olika delar beroende på vilket energisubstrat som används.
*Mitokondrier är organeller som finns i cytoplasman hos alla celler och är huvudplatsen för framställning av adenosintrifosfat (ATP) genom processerna för oxidativ fosforylering. En typisk eukaryot cell, cell som har DNA i cellkärnan, innehåller mer än 2 000 mitokondrier, som tar upp ungefär en femtedel av cellvolymen, en mängd som behövs för att möta cellens energibehov. Dess huvudsakliga funktion är den mitokondriella andningsprocessen där den reducerande kraften som produceras i oxidationsreaktionerna kommer in i elektrontransportkedjan och energi fångas upp i form av adenosintrifosfat.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar
Obs! Endast bloggmedlemmar kan kommentera.