Elektronische sigaretten beschadigen hersenstamcellen

UC Riverside-onderzoek naar neurale stamcellen van muizen toont implicaties door nicotinegebruik.

Een onderzoeksteam aan de Universiteit van Californië, Riverside, heeft gevonden dat elektronische sigaretten, vaak gebruikt door jongeren en zwangere vrouwen, een stressrespons produceren in neurale stamcellen, kritische cellen in de hersenen.

Het hele leven lang worden stamcellen gespecialiseerde cellen met meer specifieke functies, zoals hersencellen, bloedcellen of botcellen, veel gevoeliger voor stress dan de gespecialiseerde cellen die ze worden. Stamcellen kunnen aldus een model verschaffen om de blootstelling aan toxische stoffen, zoals sigarettenrook, te bestuderen.

Elektronische sigaretten, of EC's, zijn apparaten die nicotine aerosoliseren en smaak door chemicaliën genereren door middel van verwarming. Onderzoekers begrijpen nog niet hoe de chemicaliën in EC's de neurale stamcellen beïnvloeden langs hun mitochondriën - organellen die dienen als krachtcentrales van onze cellen en van cruciaal belang zijn voor de gezondheid ervan.

Met behulp neurale stamcellen van gekweekte muizen, hebben de UC Riversideonderzoekers het mechanisme geïdentificeerd dat ten grondslag ligt aan EC-geïnduceerde stamceltoxiciteit de "stress-geïnduceerde mitochondriale hyperfusie" of SIMH.

"SIMH is een beschermende overlevingsreactie," zei Prue Talbot, professor aan de Afdeling Moleculaire, Cel- en Systeembiologie die de leiding had van het Onderzoek. "Onze gegevens laten zien dat blootstelling van stamcellen aan e-liquids, aërosolen of nicotine een reactie produceert die tot SIMH leidt. "

De studie, uitgevoerd op Vuse, een toonaangevend EC-merk, verschijnt in iScience, een open-access tijdschrift van Cell Press.

"Hoewel oorspronkelijk geïntroduceerd als veiliger, zijn EC's, zoals Vuse en JUUL, niet onschadelijk," zei Atena Zahedi, hoofdauteur van het onderzoek die dit jaar haar doctoraat in bio-engineering behaalde. "Zelfs blootstelling op korte termijn kan de cellen zodanig belasten dat het kan leiden, tot celdood of ziekte. Onze waarnemingen zijn waarschijnlijk geldig voor elk product dat nicotine bevat."

Zahedi, postdoc van een 2019-20 UC President Fellowship, legde uit dat tijdens SIMH, mitochondriën samensmelten om lange gehyperfuseerde netwerken te vormen om elkaar te redden, waardoor ze minder kwetsbaar zijn voor degradatie.

"De hoge niveaus nicotine in EC's leiden tot een toevloed van speciale receptoren in het neuraal stamcelmembraan," zei Zahedi. "Nicotine bindt zich aan deze receptoren waardoor ze zich openen en calcium- en andere ionen de cel binnendringen. Uiteindelijk volgt een overbelasting met calcium."

Zahedi legde uit dat te veel calcium in de mitochondria schadelijk is. De mitochondriën zwellen dan op en veranderen hun morfologie en functie. Ze kunnen zelfs scheuren en moleculen lekken wat leidt tot celdood.

"Als de nicotinestress aanhoudt, stort SIMH ineen, de neurale stamcellen raken beschadigd en kunnen uiteindelijk sterven, "zei Zahedi." Als dat gebeurt, worden geen gespecialiseerde cellen - zoals astrocyten en neuronen - meer geproduceerd uit stamcellen."

Zahedi voegde eraan toe dat beschadigde mitochondria in de stamcellen veroudering kunnen versnellen en leiden tot neurodegeneratieve ziekten. Neurale stamcellen kunnen blootgesteld worden aan nicotine via de olfactorische route, legde ze uit. Gebruikers inhaleren de dampen, die langs de reukbanen de hersenen kunnen bereiken.

Talbot en Zahedi benadrukken dat jongeren en zwangere vrouwen speciale aandacht moeten besteden aan deze resultaten. "Hun hersenen bevinden zich in een kritieke ontwikkelingsfase," zei Talbot, directeur van het UCR Stamcelcentrum. "Blootstelling aan nicotine tijdens prenatale of adolescente ontwikkeling kan de hersenen op verschillende manieren beïnvloeden zoals geheugen, leren en cognitie. Verdere verslaving en afhankelijkheid van nicotine in de jeugd zijn dringende zorgen. Het is belangrijk te benadrukken dat het de nicotine is die schade toebrengt aan neurale stamcellen en hun mitochondriën. Daar moeten we ons zorgen over maken want nicotine is nu algemeen verkrijgbaar in EC's en hun vullingen."

Vertaling: Andre Teirlinck

Juli 2019