芝加哥大学的一项新研究发现，吸食香烟可能会通过触发从肺部到大脑的有害化学信号来增加痴呆症的风险。
这项研究深化了人们对吸烟与神经退行性疾病之间已有充分记录的相关性的理解。2011年的一项研究发现，中年时期的重度吸烟与数十年后阿尔茨海默症及其他形式痴呆症的风险增加超过一倍相关。
关于这种联系的许多理论都与吸烟对血管和呼吸系统的影响有关——本质上是数十年的烟草使用阻碍了大脑的氧气供应。但发表在《科学进展》上的这项新研究则指出了尼古丁引发的错误信息传递在其中的作用。
"这项研究确立了一个清晰的'肺-脑'轴线，有助于解释为何吸烟与认知能力下降和神经退行性疾病风险相关，"芝加哥大学博士后研究员、该新研究的共同第一作者张奎表示。"通过理解[这种联系]，我们为保护神经元免受烟雾损伤打开了新的大门。"
研究人员发现了一条此前未被绘制的从肺部到大脑的路径，即通过肺神经内分泌细胞(PNECs)。当暴露于尼古丁时，这些细胞会释放外泌体——一种运输细胞产物和废物的微小颗粒——这些外泌体破坏了神经元中的铁平衡，触发了痴呆症患者常出现的症状。
无论这是否能证明是痴呆症的因果联系，这项研究本身都是科学家对肺部理解的一个重大进展。
"这揭示了肺部不仅仅是烟雾暴露的被动目标，而是一个影响大脑病理的主动信号器官，"该论文的通讯作者、芝加哥大学分子工程学院和本·梅癌症研究系的乔伊斯·陈助理教授表示。
从肺部到大脑
PNECs是独特的肺部细胞，融合了神经细胞和内分泌细胞的功能。它们同时使用突触和激素的语言，是气道的重要传感器，但难以研究。
"主要挑战是PNECs的极度稀有性，它们仅占肺部细胞的不到1%，使得它们几乎不可能被分离和深入研究，"张表示。
为了研究这些难以捉摸但重要的细胞，研究团队从人类多能干细胞生成了诱导PNECs(iPNECs)，数量足够在实验室进行研究。
当暴露于尼古丁时，iPNECs释放大量外泌体。大多数细胞类型都会产生外泌体，但由iPNECs对尼古丁反应产生的外泌体富含一种称为血清转铁蛋白的蛋白质，该蛋白被人体用于调节铁在血液中的流动。
"这项研究确立了一个清晰的'肺-脑'轴线，有助于解释为何吸烟与认知能力下降和神经退行性疾病风险相关。"
——芝加哥大学博士后研究员张奎
将这一模型应用于人体可能意味着，每次吸食香烟、雪茄或电子烟时，肺部的天然PNECs都会大量释放影响身体处理铁的方式的物质。
"我们发现与神经退行性疾病相关的标记物正在上升，这些标记物与许多认知和痴呆症相关疾病有关，"共同第一作者阿比曼纽·塔库尔表示，他在进行这项研究时在芝加哥大学分子工程学院和本·梅部门工作，现在在哈佛医学院。
未来工作
这种血清转铁蛋白的爆发本质上是在错误地告诉身体改变其铁的调节方式。迷走神经从大脑延伸到全身各器官，调节心跳、呼吸和消化等非自主运动，会将此信息传递回大脑。
"这种铁[失调]导致氧化应激、线粒体功能障碍和增加α-突触核蛋白[蛋白]表达——这些都是神经退行性疾病的标志，"陈表示。
神经元中的铁失衡也可能错误地触发铁死亡——一种程序性细胞死亡形式——在本不该死亡的细胞中。先前的研究已将铁死亡与阿尔茨海默症和帕金森症联系起来，但在声称任何因果联系之前还需要进行更多研究。
研究团队接下来将研究阻断外泌体——信号的原始来源——是否具有治疗应用价值。虽然对人类的直接影响还需数年时间，但这项研究推进了科学家对大脑和肺部如何交流的理解。
"理解这些跨器官通信途径对于开发更好的神经退行性疾病预防和干预策略至关重要，"陈表示。
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