Mechanizmy odpowiedzialne za rakotwórczość azbestu na poziomie atomowym
Podczas wdychania azbest wyzwala łańcuch zdarzeń, które mogą wywoływać międzybłoniaka, agresywny nowotwór opłucnej, a także inne choroby płuc. Po długotrwałym przebywaniu w płucach, włókna azbestu tworzą powłokę z żelaza i stają się tzw. ciałkami azbestowymi, które prawdopodobnie przyczyniają się do toksycznej odpowiedzi komórek – mechanizmy wyzwalające to zjawisko nadal jednak nie są znane. Zespół finansowanego ze środków UE projektu BiominAB-3D, realizowanego w ramach programu Marie Skłodowska-Curie, wykorzystano najnowocześniejsze techniki mikroskopii i promieniowania synchrotronowego w celu poznania natury ciałek azbestowych. „Aby osiągnąć ten cel, przeprowadzono dogłębną analizę strukturalną, morfologiczną, chemiczną i spektroskopową, łączącą zaawansowane techniki mikroskopii rentgenowskiej oparte na promieniowaniu synchrotronowym z mikroskopią elektronową”, wyjaśnia dr Fabrizio Bardelli, badacz z projektu. Analiza ciałek azbestowych krok po kroku Każda technika badawcza dotyczyła konkretnego aspektu składu ciałek azbestowych, ponieważ stanowią one styk między tkanką a obcymi włóknami. Tomografia rentgenowska pozwoliła na zbadanie szczegółów trójwymiarowej morfologii zewnętrznej i wewnętrznej, a fluorescencja rentgenowska ujawniła występujące pierwiastki. W przypadku formy chemicznej żelaza (Fe), uważanej za istotną dla rozwoju nowotworu, naukowcy zastosowali spektroskopię absorpcji promieniowania rentgenowskiego. Strukturę włókien azbestowych badano za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Wyniki tych badań pozwalają określić potencjał rozwoju międzybłoniaka „Eksperymenty z promieniowaniem synchrotronowym zakończyły się pełnym sukcesem”, mówi dr Bardelli. Określono postać chemiczną i ilość żelaza zawartego w ciałkach azbestowych. „Ujawniono również obecność i rozmieszczenie pierwiastków śladowych, od krzemu do baru”, wyjaśnia. Tomografia komputerowa pozwoliła na określenie położenia i gęstości przestrzennej ciałek azbestowych w tkance płuc oraz ich morfologię z niespotykaną dotąd szczegółowością. Połączenie informacji uzyskanych przy pomocy różnych technik umożliwiło obliczenie masy właściwej ciałek azbestowych, a na podstawie tych informacji można będzie ustalić ich skład chemiczny. Trudności, rozwiązania i dalsza walka z międzybłoniakiem Dla każdej techniki badawczej należało opracować specjalną metodę przygotowania próbek. Eksperymenty z wykorzystaniem nanotomografii wymagały wycięcia fragmentów tkanek o bardzo małych rozmiarach (1/10 mm), zawierających co najmniej jedno ciałko azbestowe. „Było to możliwe tylko przy użyciu mikrodysektora laserowego, co wymagało współpracy z patologami, którzy wykorzystują mikrodysekcję laserową do oddzielania guza od zdrowej tkanki”, wyjaśnia dr Bardelli. „Efektem była także owocna współpraca w zakresie innych schorzeń”, zaznacza. Zaobserwowane rozmieszczenie krzemu sugeruje, że nawet włókna krokidolitowe, najbardziej oporny azbest, zaczynają rozpuszczać się po dłuższym przebywaniu w płucach. Jest to interesujące, ponieważ składniki włókien mogą migrować do okolicznej tkanki i odgrywać pewną rolę w chorobach związanych z azbestem. Wymagane jest potwierdzenie tych ustaleń przy użyciu TEM, a także stworzenie modelu składu i wzrostu ciałek azbestowych. „Prace te zostaną przeprowadzone w najbliższych miesiącach i przewiduje się dalsze publikacje”, mówi dr Bardelli. Azbest nadal stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia na całym świecie. Chociaż stosowanie azbestu jest zakazane we wszystkich krajach europejskich, nadal można go używać w Kanadzie, Rosji, Brazylii, Chinach, Indiach i niektórych innych krajach Azji. Dr Bardelli podsumowuje: „Długi czas upływający od narażenia do rozwoju chorób – nawet 50 lat – oznacza, że w większości krajów szczyt śmiertelności spodziewany jest w ciągu najbliższych kilku lat, dlatego ważne jest utrzymanie wysokiego poziomu świadomości na temat zagrożeń związanych z narażeniem na działanie azbestu oraz kontynuowanie badań, które mogą prowadzić do powstania skuteczniejszych terapii i strategii prewencyjnych”.
Słowa kluczowe
BiominAB-3D, azbest, ciałka azbestowe, rak płuc, mezotelioma, promieniowanie synchrotronowe, tomografia
