Badania przeprowadzone przez Women’s Guild Lung Institute w Cedars-Sinai wykazały, że cynk, powszechny pierwiastek, może odwracać uszkodzenia płuc i poprawiać przeżycie pacjentów z idiopatycznym włóknieniem płuc (IPF). Odkrycia te, opublikowane w „The Journal of Clinical Investigation”, mają potencjał zmiany oblicza leczenia tej choroby, która najczęściej dotyka osoby powyżej 50. roku życia.
„To badanie ma potencjał, by zmienić reguły gry” – powiedział Paul Noble, MD, przewodniczący Wydziału Medycyny, dyrektor Women’s Guild Lung Institute i współautor studium. „Zidentyfikowaliśmy podstawową przyczynę uszkodzeń płuc związanych z IPF oraz potencjalny cel terapeutyczny, który może przywrócić zdolność płuc do samoleczenia”.
Idiopatyczne włóknienie płuc
Idiopatyczne włóknienie płuc, czyli IPF, dotyka 100 000 osób w Stanach Zjednoczonych i nie ma znanej przyczyny. Choroba prowadzi do bliznowacenia płuc, zwanej włóknieniem, i postępującej trudności w oddychaniu, nie mając jednocześnie lekarstwa. Większość pacjentów umiera lub wymaga przeszczepu płuc w ciągu trzech do pięciu lat od diagnozy. Incydencja IPF dramatycznie wzrasta wraz z wiekiem i dotyka częściej mężczyzn niż kobiety.
W wyniku tych badań, naukowcy z Cedars-Sinai odkryli, że komórki macierzyste wyściełające pęcherzyki płucne u pacjentów z IPF tracą zdolność do przetwarzania cynku, który znany jest z roli w wzroście komórek i gojeniu uszkodzonych tkanek.
Co powoduje brak cynku
Brak cynku osłabia zdolność komórek – nazywanych komórkami nabłonka pęcherzyków płucnych typu 2 (AEC2) – do regeneracji. Przywrócenie tej zdolności za pomocą szlaku molekularnego, który naukowcy wyodrębnili w swoich eksperymentach, może prowadzić do terapii odwracających uszkodzenia płuc związane z IPF. Zespół badawczy opracował także model IPF u myszy laboratoryjnych, który może być wykorzystany do opracowania nowych terapii.
Naukowcy najpierw przeanalizowali komórki AEC2 z zdrowych płuc oraz z płuc pacjentów z IPF. Odkryli, że komórki z płuc osób z IPF nie posiadały białka o nazwie transporter cynku 8 (ZIP8), które przyciąga cynk do komórki.
W eksperymentach z organoidami – zminiaturyzowanymi, uproszczonymi wersjami narządów hodowanymi na szalkach z tkanek pacjentów – zaobserwowali także, że komórki pozbawione białka ZIP8 nie były w stanie regenerować się i tworzyć kolonii, tak jak zdrowe komórki powinny.
„Organoidy z komórkami AEC2 posiadającymi transporter ZIP8 były w stanie przyciągnąć cynk do komórek, a następnie regenerować się i tworzyć więcej kolonii” – powiedziała Carol Liang, MD, MBA, adiunkt medycyny i pierwszy autor studium. „Komórki bez ZIP8 nie miały sposobu na przyciągnięcie cynku, dlatego tworzyły mniej kolonii. To właśnie w ten sposób ustaliliśmy, że to ZIP8 pozwala komórkom wykorzystywać cynk”.
Naukowcy użyli także leków oraz usuwania genu ZIP8 w komórkach AEC2 myszy, aby naśladować IPF u myszy laboratoryjnych. Kiedy te myszy były karmione dietą zawierającą suplementy cynku, ich włóknienie płuc uległo poprawie.
NAD+ i Sirtuin1 odwracają proces starzenia i umożliwiają regenerację
„Dotychczas było niewiele szczegółowych badań nad funkcjonowaniem cynku w płucach” – powiedział Dianhua Jiang, MD, PhD, profesor medycyny w Cedars-Sinai i współautor badania. „Nasze badanie jest pierwszym, które identyfikuje szczegółową funkcję cynku w biologii płuc, szczególnie w kontekście IPF. Szczególnie ekscytujące było odkrycie, że cynk reguluje produkcję dwóch innych kluczowych cząsteczek, które promują regenerację tkanek, czyli dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD+) oraz Sirtuin1. Te cząsteczki są zaangażowane w regenerację tkanek i proces starzenia się”.
Konieczne są dalsze badania, aby dowiedzieć się, dlaczego dochodzi do utraty ZIP8 w komórkach płucnych oraz czy suplementy cynku, samodzielnie lub we współpracy z aktywatorami NAD+ i Sirtuin1, mogą odwrócić uszkodzenia płuc u ludzi z tą chorobą – dodała Liang. Odpowiedzi na te pytania mogą pomóc tysiącom pacjentów. Celem jest opracowanie próby klinicznej, która określi, czy kierowanie się szlakiem ZIP8/NAD+/Sirtuin1 może poprawić funkcjonowanie płuc u osób z IPF.
„Przyczyna IPF jest nieznana, ale starzenie się jest istotnym czynnikiem” – powiedziała Liang. „Ogół społeczeństwa się starzeje, a liczba zachorowań na tę chorobę wzrasta. Musimy znaleźć lekarstwo, ponieważ co roku mamy do czynienia z większą ilością tego typu chorób.
Cynk jest niezbędnym pierwiastkiem dla zdrowia i utrzymywaniu wielu funkcji życiowych.
Pandemia COVID-19 pokazała, że niedobór cynku jest przyczyną gorszych rokowań w przypadku uszkodzeń płuc.
Skutki niedoboru cynku
Ze względu na fakt, iż cynk wspomaga funkcjonowanie systemu immunologicznego, niedobór tego pierwiastka prowadzi do zmniejszenia ilości przeciwciał i w efekcie – osłabienia odporności. Skłonność do częstszego występowania infekcji może być powiązana z chronicznym uczuciem zmęczenia oraz trudnościami w koncentracji.
Jednym z widocznych objawów braku cynku jest pogorszenie kondycji włosów, skóry oraz paznokci. Czasami występuje tylko przesuszenie, a czasami pojawiają się również trądzik, łuszczyco podobne zmiany, zajady oraz owrzodzenia. Włosy wypadają, a paznokcie stają się łamliwe. U kobiet, które są podatne na rozstępy, mogą pojawić się nowe linie. Nawet drobne skaleczenia potrzebują więcej czasu na gojenie, gdy niedobór cynku trwa dłużej. Przedłużający się stan niedoboru cynku prowadzi do przedwczesnego starzenia.
Co ciekawe, niedobór cynku osłabia również zmysły. Osoby, które mają za mało pierwiastka, skarżą się na suchość w ustach i pogorszenie smaku, a także węchu, co prowadzi do utraty apetytu. Związek cynku z metabolizmem witaminy A sprawia, że jego niedobór długofalowo może spowodować kurzą ślepotę.
Obniżenie stężenia cynku w organizmie skutkuje również anemią.
https://www.cedars-sinai.org/newsroom/zinc-found-to-play-an-important-role-in-lung-fibrosis/