Крошечные частицы загрязнения воздуха, которые в основном поступают от электростанций и автомобилей, могут значительно увеличить вероятность слабоумия, включая болезнь Альцгеймера, согласно исследованию, проведенному USC.
Ученые и инженеры обнаружили, что пожилые женщины, которые живут в местах с мелкими твердыми частицами, превышающими стандарт Агентства по охране окружающей среды США, на 81 процент больше подвержены риску глобального снижения когнитивных функций и на 92 процента больше вероятности развития слабоумия, включая болезнь Альцгеймера.
Если их результаты подтвердятся среди населения в целом, согласно исследованию, загрязнение воздуха может быть причиной примерно 21 процента случаев деменции.
«Микроскопические частицы, генерируемые ископаемым топливом, попадают в наш организм прямо через нос в мозг», - сказал профессор университета Калеб Финч из Школы геронтологии им. Леонарда Дэвиса Университета Южной Калифорнии и соавтор исследования. «Клетки в мозгу воспринимают эти частицы как захватчиков и реагируют воспалительными реакциями, которые со временем, по-видимому, усугубляют и способствуют развитию болезни Альцгеймера».
"Хотя связь между загрязнением воздуха и болезнью Альцгеймера является новой научной областью, теперь у нас есть доказательства того, что загрязнение воздуха, как и табак, опасно для стареющего мозга."
Побочные эффекты были сильнее у женщин с геном APOE4, генетической вариацией, повышающей риск развития болезни Альцгеймера.
"Наше исследование - первое в своем роде, проведенное в США. S. - предоставляет первое научное доказательство того, что критический ген риска болезни Альцгеймера, возможно, взаимодействует с частицами воздуха, чтобы ускорить старение мозга», - сказал Джиу-Чиуан Чен, соавтор исследования и доцент профилактической медицины в Школе Кека. Медицина ОСК. "Экспериментальные данные показали, что воздействие на мышей частиц воздуха, собранных на краю ОСК, повреждает нейроны в гиппокампе, центре памяти, уязвимом как для старения мозга, так и для болезни Альцгеймера".
Их исследование, опубликованное 31 января в журнале Nature Translational Psychiatry, дополняет новый массив исследований со всего мира, который связывает загрязнение воздуха с деменцией. Загрязняющие вещества, известные как PM2,5, представляют собой мелкие вдыхаемые частицы диаметром 2,5 микрометра или меньше. Человеческий волос имеет диаметр около 70 микрометров, что в 30 раз больше, чем у самого большого PM2.5.
Исследование проводилось в сотрудничестве между Университетом Южной Калифорнии в Дэвисе, Медицинской школой Кека и Инженерной школой Университета Южной Калифорнии в Витерби.
Объединение человеческих данных и лабораторных экспериментов
Исследователи проанализировали данные 3 647 женщин в возрасте от 65 до 79 лет из исследования памяти Инициативы женского здоровья (WHIMS). Эти женщины жили в 48 штатах и не страдали деменцией на момент поступления.
Исследователи скорректировали потенциальную предвзятость, связанную с географическим регионом, расой или этническим происхождением, образованием, социально-экономическим статусом, образом жизни и состоянием здоровья.
Константинос Сиутас, профессор гражданской и экологической инженерии имени Фреда Чемпиона Университета Южной Калифорнии в Витерби, изобрел технологию сбора частиц воздуха для контролируемого воздействия на модели мышей.
Ученые Университета Южной Калифорнии постоянно подвергали самок мышей, несущих ген APOE4, воздействию наноразмерного загрязнения воздуха в течение 15 недель. По сравнению с контрольной группой, у мышей, предрасположенных к болезни Альцгеймера, накапливалось на 60 процентов больше амилоидных бляшек - токсичных скоплений белковых фрагментов, способствующих прогрессированию болезни Альцгеймера.
«Наши современные аэрозольные технологии, называемые концентраторами частиц, по существу берут воздух типичного городского района и преобразовывают его в воздух автострады или сильно загрязненного города, такого как Пекин», - сказал Сиутас., соавтор исследования. «Затем мы используем эти образцы для проверки воздействия и оценки неблагоприятных последствий для развития нервной системы или нейродегенеративных заболеваний».
Во всем мире около 48 миллионов человек страдают деменцией, и, по данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно регистрируется 7,7 миллиона новых случаев заболевания.
«Наше исследование имеет глобальные последствия, поскольку загрязнение не знает границ», - сказал Финч, заведующий кафедрой нейробиологии старения ARCO/William F. Kieschnick.
Исследователи USC и другие специалисты в этой области заявили, что необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить причинно-следственную связь и понять, как загрязнение воздуха проникает в мозг и наносит ему вред. Для этой задачи важны точные датчики загрязнения.
По данным Американской ассоциации легких, менее одной трети всех округов в Соединенных Штатах имеют мониторы загрязнения озоном или частицами. По словам Чена, данные мониторинга окружающей среды от EPA имеют решающее значение для ученых, занимающихся исследованиями загрязнения воздуха и общественного здравоохранения.
«Мы проанализировали данные о высоких уровнях PM2,5, используя стандарты, установленные EPA в 2012 году», - сказал Чен. «Мы не знаем, обеспечил ли более низкий уровень PM2,5 в последние годы безопасный запас для пожилых американцев, особенно для тех, кто подвержен риску слабоумия».
Шесть из 10 самых загрязненных городов страны по показателю PM2,5 находятся в Калифорнии, включая Лос-Анджелес, Лонг-Бич и Фресно, по данным Американской ассоциации легких.
Тем не менее, в некоторых районах воздух стал чище в последние десятилетия. Исследователи указали, что снижение PM2,5 в воздухе, которым мы дышим, приводит к меньшему количеству случаев деменции, ссылаясь на данные других исследователей.
Коварные эффекты PM2.5
«Многие исследования показали, что невзгоды в раннем возрасте могут перенестись в более позднюю жизнь и повлиять на старение мозга», - сказал Чен. «Если это правда, то, возможно, длительное воздействие загрязнения воздуха, которое запускает нисходящую спираль нейродегенеративных изменений в мозге, может начаться намного раньше и усилиться в более позднем возрасте».
В других исследованиях Чен и его коллеги связали длительное воздействие высоких уровней PM2,5 с уменьшением объемов серого и белого вещества в таких важных областях, как лобная доля, отвечающая за мышление, принятие решений и планирование..
На каждые 3,5 микрограмма PM2,5 на кубический метр воздуха белое вещество (изолированные нервные волокна, соединяющие различные области мозга) уменьшается на 6 кубических сантиметров, согласно одному из более ранних исследований.
Новое исследование трансляционной психиатрии изучало только женщин и самок мышей. Будущие исследования будут включать оба пола, чтобы оценить обобщаемость для мужчин, а также изучить, как PM2,5 взаимодействует с сигаретами и другими загрязняющими веществами.
Финч и Чен в 2010 году разработали сеть AirPollBrain Network и наняли 20 преподавателей USC для работы в этой новой области исследований.
Исследование загрязнения воздуха, Инициатива женского здоровья и WHIMS совместно поддерживаются Национальным институтом старения Национальных институтов здравоохранения; Центр наук об окружающей среде и гигиене Южной Калифорнии; Национальный институт сердца, легких и крови; Министерство здравоохранения и социальных служб США; Уайет Фармасьютикалз Инк.; Сент-Дэвидс, Пенсильвания, и Медицинская школа Уэйк Форест; и Фонд лечения болезни Альцгеймера.
Общенациональное исследование памяти в рамках Инициативы женского здоровья координируется Медицинской школой Уэйк Форест в Северной Каролине. Исследование WHIMS было начато в 1996 году для анализа того, как гормональная терапия в постменопаузе влияет на когнитивные нарушения и старение мозга.