Cambiamenti visivi, cellulari, molecolari e funzionali nei polmoni del fumatore
Molte persone ricordano di aver sentito parlare della differenza tra i polmoni del fumatore e i normali polmoni sani a scuola. Potresti anche ricordare i poster raffiguranti i polmoni neri e dall'aspetto brutto delle persone che fumano. Succede davvero? Cosa fa davvero il fumo di sigaretta ai polmoni?
Differenze tra i polmoni del fumatore e i polmoni sani normali
Per comprendere veramente l'effetto del fumo di tabacco sui polmoni, dobbiamo dare un'occhiata sia all'anatomia - come cambia l' aspetto dei polmoni, sia alla fisiologia - come la funzione dei polmoni di un fumatore differisce da quella dei polmoni sani.
Eppure vogliamo scavare ancora più in profondità. Che aspetto hanno i polmoni di un fumatore cominciando con i cambiamenti che si possono vedere ad occhio nudo, fino alle modifiche genetiche troppo piccole per essere viste al microscopio?
I manifesti di cui abbiamo parlato prima non mentono. Iniziamo con quello che potresti vedere se potessi guardare interi polmoni esposti al tabacco.
Che aspetto ha il polmone di Smoker?
La foto sopra è onestamente ciò che i polmoni di un fumatore di una vita assomigliano a un controllo visivo ad occhio nudo. È importante affermare che non tutti i polmoni neri sono legati al fumo di tabacco. Altre sostanze irritanti che possono essere inalate possono causare questo aspetto, come ad esempio la malattia del polmone nero a volte visto nei minatori di carbone. Tuttavia, è molto facile dire quando si guarda una serie di polmoni indipendentemente dal fatto che una persona fumasse o meno durante la sua vita.
Da dove viene il colore nero o marrone? Quando inalate il fumo di sigaretta, ci sono migliaia di minuscole particelle a base di carbonio che vengono inalate.
I nostri corpi hanno un modo speciale di trattare queste particelle per toglierle di mezzo, se vuoi.
Non appena si inala un soffio di fumo di sigaretta, il tuo corpo è allertato dal fatto che le particelle tossiche hanno invaso. Le cellule infiammatorie si precipitano sulla scena. Un tipo di globuli bianchi chiamati macrofagi può essere considerato come il "camion dell'immondizia" del nostro sistema immunitario. I macrofagi essenzialmente "mangiano" le brutte particelle marrone-nere nel fumo di sigaretta in un processo chiamato fagocitosi.
Poiché queste particelle potrebbero danneggiare anche le celle dei camion della spazzatura, sono murate in piccole vescicole e immagazzinate come rifiuti tossici. E lì si siedono. Man mano che sempre più macrofagi contenenti detriti si accumulano nei polmoni e nei linfonodi all'interno del torace, più scuro appare il polmone.
Polmoni del fumatore a livello cellulare
Facendo un passo indietro nelle dimensioni e osservando i polmoni più da vicino, si riscontra un numero crescente di lesioni legate al tabacco. Sotto un microscopio, le cellule e i tessuti circostanti diventano visibili come una città ben attrezzata, ma una città devastata dalla nube tossica di fumo che è scesa su di essa.
Ciglia: Le ciglia sono piccole appendici simili a peli che rivestono i bronchi e i bronchioli più piccoli. Il compito delle ciglia è quello di catturare materiale estraneo che si insinua nelle vie aeree e spingerlo su e fuori dai polmoni fino alla gola in maniera ondulatoria. Dalla gola, questo materiale può essere ingerito e distrutto dagli acidi dello stomaco.
Sfortunatamente, le tossine nel fumo di sigaretta come l'acroleina e la formaldeide paralizzano queste minuscole ciglia in modo che non possano svolgere la loro funzione. Ciò si traduce in altre tossine (oltre 70 di esse cancerogene) e organismi infettivi che vengono lasciati nei polmoni dove possono danneggiare sia a livello cellulare che a livello molecolare, cambiamenti che a loro volta possono portare al cancro e ad altre malattie.
Muco: le cellule infiammatorie che sono attratte dalla scena nelle vie aeree secernono muco in risposta alle sostanze chimiche dannose nel fumo di sigaretta . Questo muco può limitare la quantità di aria ricca di ossigeno che raggiunge le più piccole vie aeree in cui avviene lo scambio di gas. Il muco può anche fornire un terreno fertile per la crescita di batteri nocivi.
Le vie aeree: sotto il microscopio, le vie aeree possono apparire distese, come l'elastico in un vecchio paio di pantaloncini. Questa diminuzione dell'elasticità causata dai componenti del fumo di tabacco ha anche importanti ripercussioni funzionali (discusse più avanti).
Gli Alveoli: gli alveoli sono la più piccola delle vie aeree e l'ultima destinazione polmonare dell'ossigeno che respiriamo.
Questi alveoli contengono elastina e collagene che permettono loro di espandersi con l'ispirazione e sgonfiarsi con l'espirazione. Complessivamente, la superficie dei vostri alveoli è di circa 70 metri quadrati, e se li stendeste piatti e li metteste all'estremità, coprivano un campo da tennis.
Le tossine nel fumo di sigaretta danneggiano queste piccole strutture in alcuni modi. È facile che le tossine danneggino le pareti sottili causandone la rottura. Il fumo di sigaretta danneggia anche gli alveoli che rimangono intatti, diminuendo la loro capacità di espandersi e contrarsi.
Il danno agli alveoli è un problema che si autoalimenta. Man mano che più alveoli si danneggiano, c'è più aria intrappolata negli alveoli (l'aria non può essere espirata) che si traduce nella dilatazione e nella rottura di più alveoli. In generale, una grande percentuale degli alveoli deve essere danneggiata prima che si verifichi l'insorgenza di sintomi - ipossia dovuta alla minore presenza di ossigeno per lo scambio. I problemi con lo scambio di ossigeno tra alveoli e capillari sono discussi ulteriormente in funzione.
I capillari: a livello cellulare, non è solo il tessuto polmonare a essere danneggiato. Il più piccolo dei vasi sanguigni, i capillari, che sono strettamente associati alle più piccole vie aeree, sono anche danneggiati dal fumo di tabacco. Proprio come il fumo può causare il danno ai vasi sanguigni più grandi (che possono eventualmente portare ad attacchi cardiaci), può causare cicatrici e ispessimento delle pareti dei capillari nelle pareti dei polmoni che l'ossigeno deve attraversare per combinarsi con l'emoglobina in globuli rossi da trasportare dai polmoni al resto del corpo.
Polmoni del fumatore a livello molecolare: genetica ed epigenetica
Per capire veramente come il fumo causi alcune malattie polmonari come il cancro del polmone, abbiamo bisogno di guardare più a fondo all'interno delle cellule a livello molecolare. Questo è un livello che non possiamo vedere direttamente attraverso un microscopio.
Nel nucleo di ciascuna delle nostre cellule polmonari vive il nostro DNA, il progetto della cellula. Questo DNA contiene le istruzioni per produrre ogni proteina necessaria alla cellula per crescere, funzionare, riparare se stessa e dire alla cellula che è tempo di morire quando diventa vecchia o danneggiata.
Potresti aver sentito che una serie di mutazioni in una cellula è responsabile del legame tra cancro del polmone e fumo, ma molte mutazioni di solito prendono prima che una cellula diventi cancerosa. Di fatto, di solito ci sono migliaia di mutazioni in una singola cellula polmonare esposta al tabacco.
Alcuni geni nelle cellule polmonari codificano per proteine responsabili della crescita e della divisione della cellula. Un tipo di geni chiamati oncogeni, causa la crescita e la divisione delle cellule (anche quando non dovrebbero). Altri geni, chiamati geni oncosoppressori, codice per proteine che riparano il DNA danneggiato o eliminano le cellule danneggiate che non possono essere riparate.
Diversi componenti del fumo di sigaretta hanno causato mutazioni (sono cancerogeni), ma studi hanno anche dimostrato in che modo il tabacco causa specificamente il danno che può portare al cancro. Per esempio, alcuni cancerogeni del tabacco causano mutazioni nel gene p53, un gene soppressore del tumore che codifica per proteine che riparano le cellule danneggiate o le eliminano in modo che una cellula cancerosa non sia nata.
Infine, oltre ai cambiamenti genetici causati dal fumo, il tabacco può causare cambiamenti "epigenetici" anche nelle cellule polmonari. I cambiamenti epigenetici si riferiscono non ai cambiamenti effettivi nel DNA di una cellula, ma al modo in cui i geni sono espressi.
Informazioni sulla funzione dei polmoni del fumatore rispetto ai polmoni sani: fisiologia
Proprio come ci sono molti cambiamenti che si verificano strutturalmente nei polmoni di qualcuno che fuma, ci sono diversi cambiamenti che si svolgono anche a livello funzionale. Test di funzionalità polmonare che confrontano coloro che fumano con quelli che non fumano mostrano spesso cambiamenti molto precoci, anche negli adolescenti che fumano, e molto prima che si manifestino i sintomi.
Capacità polmonare nei polmoni del fumatore rispetto ai polmoni sani
La capacità polmonare totale, o la quantità totale di aria che si può respirare prendendo il respiro più profondo possibile, viene ridotta fumando in diversi modi. Il fumo può causare danni ai muscoli del petto riducendo l'espansione necessaria per fare un respiro profondo. Anche l'elasticità della muscolatura liscia delle vie aeree è influenzata e, combinata con la perdita di elasticità, può limitare la quantità di aria respirata. E a livello microscopico, quando sono presenti meno alveoli, o l'aria non può raggiungere gli alveoli, viene influenzata anche l'assunzione di respiro. Queste forze lavorano tutte insieme per ridurre la capacità polmonare.
Oltre alla capacità polmonare, il fumo risulta in difficoltà nell'espirare il biossido di carbonio che viene trasferito dai capillari nei polmoni agli alveoli. Come notato sopra, la diminuzione dell'elasticità delle vie aeree più grandi e la diminuzione del rinculo degli alveoli portano alla cattura dell'aria. Ciò si traduce in una diminuzione del volume espiratorio forzato.
Per fortuna, i ricercatori hanno notato che uno dei vantaggi di smettere di fumare che si verifica dopo sole 2 settimane è un aumento sia della capacità polmonare che del volume espiratorio.
Scambio di ossigeno nei polmoni del fumatore rispetto ai polmoni sani
Non è solo la capacità dell'ossigeno di entrare e di passare agli alveoli, o anche il numero di alveoli sani presenti. L'ossigeno che raggiunge quegli alveoli deve passare attraverso il rivestimento monocellulare degli alveoli e quindi attraverso lo strato a doppia cellula dei capillari per raggiungere l'emoglobina nei globuli rossi da consegnare al resto del corpo.
Come notato sopra, il fumo di sigaretta può influenzare sia gli alveoli che il rivestimento dei capillari rendendo il passaggio di ossigeno e anidride carbonica tra i due più difficili. Non solo c'è meno superficie disponibile per lo scambio di gas, ma lo scambio è compromesso. È più difficile per l'ossigeno passare attraverso le pareti sfregiate degli alveoli e dei capillari. La capacità di diffusione è un test di funzionalità polmonare che misura questa capacità di un gas di effettuare questa transizione dagli alveoli nel flusso sanguigno.
Altri cambiamenti fisiologici nei polmoni di un fumatore
Ci sono molti altri cambiamenti che si verificano nei polmoni di qualcuno che fuma, e quelli menzionati qui toccano solo la superficie. Mentre alcuni di questi cambiamenti non sono reversibili, non è mai troppo tardi per smettere di fumare entrambi per minimizzare il danno e per permettere al tuo corpo di riparare il danno che può essere ripristinato e guarito.
The Bottom Line: Polmoni di un fumatore contro non fumatori
Guardando tutti i cambiamenti strutturali e funzionali nei polmoni di qualcuno che fuma sottolinea l'importanza della cessazione del fumo, anche se non sono solo i polmoni a destare preoccupazione. Ci sono una moltitudine di malattie causate dal fumo, con il tabacco che gioca un ruolo in quasi tutti i sistemi del corpo. Non è solo il cancro ai polmoni a preoccupare. Dai un'occhiata a questo elenco di tumori causati dal fumo se senti ancora qualche riluttanza a fermarti oggi.
Smettere di fumare: l'aiuto è disponibile!
Per fortuna, smettere di fumare in qualsiasi momento può fermare ulteriori danni causati dai polmoni e ridurre il rischio di sviluppare malattie e tumori legati all'abitudine. Sappiamo che non è facile. È possibile. Inizia oggi con la lezione 101 per smettere di fumare - motivi per cui rinunciare per fare di questo tentativo il tuo tentativo finale e di successo di eliminare l'abitudine.
fonti:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. et al. I cambiamenti di metilazione del DNA misurati in campioni di sangue periferico pre-diagnostico sono associati al rischio di fumo e cancro del polmone. International Journal of Cancer . 15 settembre 2016 (Epub ahead of print).
Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. Come il fumo di tabacco provoca la malattia: la biologia e la base comportamentale per le malattie attribuibili al fumo: una relazione del chirurgo generale. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L. e J. Kurie. Fumo, mutazione p53 e cancro ai polmoni. Ricerca sul cancro molecolare . 2014. 12 (1): 3-13.