Ученые нашли еще один повод бросить курить прямо сегодня. Оказывается, после отказа от сигарет легкие неожиданно быстро восстанавливаются

Бросить курить очень трудно. Вдобавок многие курильщики думают, что вред от выкуренных сигарет уже не получится исправить, а значит можно и не пытаться. На этой неделе ученые из Кембриджа и Института Сенгера в Великобритании обнаружили еще один аргумент против такой позиции. Оказалось, 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.

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 16 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, 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.

Однако исследователей пока смущает в этой гипотезе пара несостыковок. Во-первых, таких «спящих» клеток у людей пока не находили, хотя они, по всей видимости, есть у мышей. Во-вторых, если популяция «запасных» клеток и существует, где она прячется? Это место как минимум должно быть защищено от попадания сигаретного дыма, иначе стволовые клетки накопили бы кучу мутаций, еще не начав делиться. Эксперименты на мышах подсказывают, что эти стволовые клетки могут скрываться где-то в подслизистом слое соединительной ткани. Судя по всему, эти клетки довольно живучи — по данным эпидемиологов, отказ от сигарет даже в старости значительно улучшает состояние легких.

Дарья Спасская