Количественная оценка общих повреждений: впервые исследователи определили, сколько мутаций вызывает курение в нашем геноме. Было обнаружено, что каждый, кто выкуривает пачку сигарет в день, вызывает 150 дополнительных мутаций в год только в клетках легких. В других органах их немного меньше. Табачный дым увеличивает частоту мутаций как за счет прямого повреждения ДНК, так и косвенно, как сообщают исследователи в журнале Science.
Курение вредно для здоровья - это теперь хорошо известно. Компоненты табачного дыма делают их более восприимчивыми к инфекциям, повреждают сосуды и даже поражают мозг. Однако прежде всего они считаются фактором риска развития 17 различных видов рака, в первую очередь рака легких. Из примерно 7000 различных химических веществ, содержащихся в табачном дыме, не менее 70 являются известными канцерогенами.
Последовательные изменения ДНК
Проблема с этим: эти вещества способствуют мутациям в генетическом материале, а это, в свою очередь, может вызвать рак. «Геном каждого вида рака предоставляет нам своего рода археологические данные о том, какие стрессы, вызывающие мутации, вызывали дегенерацию клеток», - объясняет Майк Стрэттон из Института Сангера Wellcome Trust в Кембридже.
Чтобы выяснить роль курения в развитии рака, Страттон и его коллеги проанализировали геном 5200 опухолей 17 различных типов рака. Они сравнили количество и тип мутаций у курильщиков и некурящих.
150 мутаций в клетке легкого
Результат: в раковых клетках курильщиков действительно есть типичные образцы мутаций. Чем больше сигарет выкуривал больной, тем больше патологических изменений исследователи находили в геноме его опухолевых клеток. Всего ученые обнаружили более 20 паттернов мутаций, характерных для курильщиков. «Это дает нам новое понимание того, как табачный дым вызывает рак», - говорит Людмил Александров из Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Влияние потребления табака на рак легких было особенно сильным: если кто-то выкуривает пачку сигарет каждый день, это вызывает в среднем 150 дополнительных мутаций в год только в клетках легких. «Это объясняет, почему у курильщиков гораздо выше риск заболеть раком легких», - говорит Александров. Но были также частые мутации в других типах рака. Исследователи обнаружили 97 дополнительных мутаций на клетку в гортани, 39 в глотке, 23 во рту, 18 в мочевом пузыре и шесть в печени.
Прямые и косвенные эффекты
И еще кое-что стало очевидным: влияние курения на наш геном гораздо сложнее, чем предполагалось ранее. «Результаты показывают множество прямых и косвенных эффектов», - сообщает соавтор Дэвид Филлипс из Королевского колледжа Лондона. Соответственно, компоненты табачного дыма воздействуют на клетки и геном как минимум пятью различными способами.
«Мутации в результате прямого повреждения ДНК возникают в основном в органах, которые вступают в непосредственный контакт с вдыхаемым дымом», - объясняет Филлипс. Примерами этого являются клетки легких, дегенерировавшие в результате таких мутаций. Курение оказывает более тонкое воздействие на другие органы. Там он воздействует на ключевые механизмы, которые, в свою очередь, увеличивают скорость мутаций в геноме. Также интересно: эпигенетические отложения в ДНК, которые в противном случае часто изменяются под воздействием окружающей среды, почти не реагируют на курение.
«Раньше у нас были только эпидемиологические доказательства связи курения с раком. Теперь мы можем наблюдать и количественно определять, какие молекулярные изменения вызывает потребление сигарет в геноме», - говорит Александров. Понимание того, как развивается рак у курильщиков и некурящих, также может помочь предотвратить его в будущем.