Популярный ванилиновый ароматизатор, содержащийся в жидкостях для электронных сигарет, может негативно влиять на ранние этапы развития человеческого эмбриона. К такому выводу пришли учёные Калифорнийского университета в Риверсайде. Результаты лабораторного исследования опубликованы в научном журнале *Human Reproduction*.
Исследователи обнаружили, что ванилин способен нарушать развитие человеческих эмбриональных стволовых клеток. Это открытие может помочь объяснить возможную связь между использованием электронных сигарет во время беременности, трудностями с зачатием и повышенным риском выкидыша. Однако авторы подчёркивают: эксперименты проводились в лаборатории, поэтому полученные результаты пока нельзя напрямую переносить на беременных женщин и развивающиеся эмбрионы.
Проведение подобных исследований с участием беременных женщин практически невозможно по этическим соображениям. Поэтому специалисты использовали человеческие эмбриональные стволовые клетки, соответствующие по своим характеристикам клеткам эмбриона приблизительно на третьей неделе развития.
Почему учёные выбрали ванилин
Ванилин широко применяется при производстве жидкостей для электронных сигарет и нередко присутствует в них в достаточно высокой концентрации. Внимание исследователей также привлёк белковый канал TRPV4, расположенный на поверхности эмбриональных клеток. Учёные предположили, что ванилин способен взаимодействовать с этим каналом и запускать процессы, влияющие на дальнейшее развитие клеток.
Команда под руководством профессора Прю Талбот подвергла человеческие эмбриональные стволовые клетки воздействию разных доз ванилина. В одной серии экспериментов использовались низкие наномолярные концентрации вещества, в другой — более высокие микромолярные.
Учёные также применяли вещества и антитела, блокирующие работу TRPV4. Это позволило проверить, действительно ли данный канал участвует в реакции клеток на ароматизатор.
Результаты показали, что высокие концентрации ванилина преимущественно приводили к гибели клеток. При низких концентрациях клетки выживали, но начинали утрачивать плюрипотентность — способность превращаться в любой тип клеток человеческого организма.
В норме эмбриональные стволовые клетки дают начало трём основным зародышевым слоям: эндодерме, эктодерме и мезодерме. Из них впоследствии формируются все органы и ткани. Эндодерма участвует в образовании внутренней оболочки пищеварительных и дыхательных путей, из эктодермы развивается, в частности, нервная система, а из мезодермы — мышцы, кости и многие другие ткани.
Под воздействием ванилина стволовые клетки преимущественно направлялись по пути формирования эндодермы, тогда как развитие эктодермы и мезодермы подавлялось. По словам авторов работы, подобное нарушение баланса потенциально может помешать нормальному формированию эмбриона.
Ванилин изменил кальциевые сигналы клеток
Дополнительные эксперименты помогли выявить возможный механизм действия ароматизатора. Когда учёные блокировали канал TRPV4, неблагоприятное влияние ванилина ослабевало или исчезало. Это указывает на то, что именно данный канал может служить основным путём воздействия вещества на эмбриональные клетки.
По предложенной исследователями схеме, ванилин связывается с TRPV4 и вызывает быстрый приток кальция внутрь клетки. Кальций выполняет роль важной сигнальной молекулы и регулирует многочисленные биологические процессы. Однако чрезмерное или несвоевременное изменение его концентрации способно нарушить программу развития клетки.
В проведённых опытах такой кальциевый сигнал приводил к утрате плюрипотентности и преждевременному преобразованию клеток в эндодерму. Авторы считают эти изменения потенциально серьёзными, поскольку отсутствие правильного соотношения трёх зародышевых слоёв несовместимо с нормальным развитием органов и тканей.
Исследователи предполагают, что наномолярные концентрации ванилина теоретически могут достигать эмбриона женщины, использующей электронные сигареты. Но подтвердить фактическую концентрацию вещества и аналогичное действие в организме человека ещё предстоит.
Вейпинг во время беременности требует осторожности
Учёные обращают внимание, что пользователи электронных сигарет не всегда знают полный состав вдыхаемого аэрозоля. Название вкуса на упаковке не позволяет определить все содержащиеся в жидкости вещества и их концентрации.
По мнению авторов работы, женщинам следует воздерживаться от электронных сигарет во время беременности и обращаться за рекомендациями к врачу, особенно при трудностях с зачатием или повторных выкидышах. Исследователи также предлагают обязать производителей раскрывать более подробный состав жидкостей на упаковке.
При этом работа имеет важные ограничения. Она не доказывает, что ванилин обязательно вызовет такие же изменения у эмбриона в организме женщины. Эксперимент также не позволил оценить последствия регулярного воздействия в течение недель, месяцев или лет. Накопительный эффект теоретически может оказаться сильнее, но это требует отдельного изучения.
Сейчас научная группа исследует и другие распространённые добавки для электронных сигарет, включая ментол и синтетический охлаждающий агент WS-23. Учёные хотят установить, способны ли эти вещества аналогичным образом влиять на превращение эмбриональных стволовых клеток в разные типы тканей.
