Chroniczna ekspozycja na pyły występujące w powietrzu

KONFERENCJA NAUKOWO-SPOŁECZNA
„Wpływ jakości środowiska na zdrowie Pomorzan”
Czy realne jest ryzyko wystąpienia
niedokrwiennego udaru mózgu
u osób narażonych na pył zawieszony?
Radosław Czernych, Magdalena Czarnecka, Lidia Wolska
Zakład Toksykologii Środowiska, Wydział Nauk o Zdrowiu,
Gdański Uniwersytet Medyczny (GUMed), ul. Dębowa 23, 80-204 Gdańsk
21 maja 2015 roku
Dom Technika NOT w Gdańsku, ul. Rajska 6
aerozol
Roczna liczba publikacji na temat aerozoli
S. Fuzzi, U. Baltensperger, K. Carslaw, S. Decesari, H. Denier van der Gon, M. C. Facchini, D. Fowler, I. Koren, B.
Langford, U. Lohmann, E. Nemitz, S. Pandis, I. Riipinen, Y. Rudich, M. Schaap, J. Slowik, D. V. Spracklen, E.
Vignati, M. Wild, M. Williams, and S. Gilardoni; Particulate matter, air quality and climate: lessons learned and
future Leeds; Atmos. Chem. Phys. Discuss., 15, 521–744, 2015
AREOZOL
AREOZOL – cząstki ciekłe i stałe rozproszone w
powietrzu / gazie
• może być pochodzenia naturalnego (np.
pył z Sahary, bioareozol nad morzem) lub
antropogenicznego (np. pył generowany w
procesie spalania);
• stanowią złożoną mieszankę
substancji organicznych i
nieorganicznych;
• rozmiar cząstek …..
Porównanie rozmiarów pyłów zawieszonych do wielkości
ludzkiego włosa.
Źródło: http://www.niebieskiatmoludek.pl/strefa-wiedzy/wplyw-zanieczyszczen-powietrza-nazdrowie-czlowieka/ dostęp dn. 02.12.2014
WHO Working Group Health Aspects of Air Pollution with
Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. Report on a.
Bonn, Germany 13–15 January 2003
AREOZOL
Schemat procesów zachodzących w atmosferze mających
wpływ na strukturę i chemizm pyłu
S. Fuzzi, U. Baltensperger, K. Carslaw,
S. Decesari, H. Denier van der Gon, M.
C. Facchini, D. Fowler, I. Koren, B.
Langford, U. Lohmann, E. Nemitz, S.
Pandis, I. Riipinen, Y. Rudich, M.
Schaap, J. Slowik, D. V. Spracklen, E.
Vignati, M. Wild, M. Williams, and S.
Gilardoni; Particulate matter, air quality
and climate: lessons learned and future
Leeds; Atmos. Chem. Phys. Discuss.,
15, 521–744, 2015
AREOZOL PM10 oraz PM2,5
rozmiar cząstek …..
aerodynamiczna średnica ….
10 mm
2,5 mm
zwykle zawierają materiały
skorupy ziemskiej (zwietrzałą
skałę, glebę, piach) i wznoszący
się pył z dróg i przemysłu
1,0 mm
0,1 mm
zawiera pierwotne zanieczyszczenia i wtórnie
utworzone aerozole, produkty spalania i
skondensowane ponownie (skroplone) pary
związków organicznych i metali.
może być transportowany
na odległość nawet do 2500 km
WHO Working Group Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and
Nitrogen Dioxide. Report on a. Bonn, Germany 13–15 January 2003
AREOZOL PM10 oraz PM2,5
PM1,0 PM2,5 PM10
http://terazwiedza.pl/lms/lesson/rezerwa_gnb_i_l01/
AREOZOL - skład chemiczny
S. Philip, R.V. Martin, A. van Donkelaar, J. W.-H. Lo, Y. Wang, D. Chen, L. Zhang, P.S. Kasibhatla, S.Wang, Q.
Zhang, Z. Lu, D.G. Streets, S. Bittman, and D.J. Macdonald; Global Chemical Composition of Ambient Fine
Particulate Matter for Exposure Assessment; Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 13060−13068.
AREOZOL - skład chemiczny
Przestrzenne rozmieszczenie w mikroskali WWA
na cząstkach osadu portowego.
Ghosh U., Gillette S., Luthy R.G., Zare R.N.: Microscale location, characterization, and association of polycyclic
aromatic hydrocarbons on harbor sediment particles. Environ. Sci. Technol., 34, 1729–1736 (2000).
Pyły są uważane za jeden ze środowiskowych czynników
wywołujących problemy zdrowotne.
Wysokie stężenia pyłów oraz długa ekspozycja na pyły może wywoływać
w organizmie ludzkimi nieodwracalne skutki.
•
•
•
•
•
podrażnienie naskórka
oraz śluzówki,
zapalenie górnych dróg
oddechowych,
nasilanie częstotliwości
występowania oraz
objawów astmy oraz inne
choroby o podłożu
alergicznoimmunologicznym,
nowotwory gardła, krtani
oraz płuc;
choroby układu krążenia
Rysunek 2. Wpływ zanieczyszczeń powietrza na organizm człowieka
Źródło: Opracowanie własne na podstawie Sygnały 2013, Europejska Agencja Środowiska oraz http://pl.dreamstime.com/obrazyroyalty-free-cia%C5%82o-ludzkie-medyczny-zobrazowanie-m%C4%99scy-organy-image30057969 dostęp dn. 17.12.2014
Król A. Pył zawieszony- Warszawa, Wrocław, Poznań. www.chemia.uni.lodz.pl dostęp dnia 19.12.2014
Pył respirabilny
>10 mm
2,5 mm
<1 mm
zbiór cząstek przechodzących przez selektor wstępny o charakterystyce
przepuszczalności według wymiarów cząstek opisanej logarytmicznonormalną funkcją prawdopodobieństwa ze średnią wartością średnicy
aerodynamicznej 3,5 ± 0,3 µm i z geometrycznym odchyleniem
standardowym 1,5 ± 0,1 (Dz.U. 2002 nr 217 poz. 1833)
Czym jest udar mózgu?
UDAR MÓZGU - zaburzenie ogniskowe
lub ogólne czynności mózgu występujące
nagle. Spowodowane jest zaburzonym
przepływem krwi do mózgu.
•
W przypadku młodszych osób przyczyną udarów
najczęściej jest
–
•
zator, zakrzep i rozwarstwienie ścian tętnic szyjnych i
kręgowych.
Istotnym czynnikiem ryzyka jest istnienie:
–
–
chorób układu krążenia, zwłaszcza z powodu chorób
serca czy też zaburzeń krzepnięcia krwi.
Ryzyko wystąpienia udaru mózgu rośnie wraz z
wiekiem.
•
W przypadku osób starszych za główną przyczynę
uważa się miażdżycę.
•
•
Wysoka umieralność
Niepełnosprawność
–
–
niesprawność ruchowa (niedowłady oraz porażenia
ciała);
zaburzenie czucia, afazja, apraksja, zaburzenia
widzenia, amnezja, dysfagia, zaburzenia poznawcze
Typu udarów mózgu. http://www.blog.toker.com.pl/udar-mozgu/
Szczeklik A., Gajewski P. Choroby wewnętrzne,
kompendium
medycyny
praktycznej.
Wydawnictwo Medycyna Praktyczna. Kraków,
2011; 299
http://www.fum.info.pl, dostęp dn. 13.02.2015
Epidemiologia udarów mózgu
•
Udary mózgu to trzecia przyczyna zgonu oraz
pierwsza przyczyna niepełnosprawności u osób po
40-roku życia.
•
Osoby po 60 roku życia to aż 80% przypadków
zachorowań na udary mózgu.
Szacuje się, że w Polsce choruje około 75tys. osób
rocznie (z czego co 4 osoba umiera, a 1/3 osób zostaje
•
Członkowska A., Kuczyńska-Zardzewiały A., Co
należy wiedzieć o udarze mózgu. Poradnik dla
pacjentów, ich rodzin i wszystkich zainteresowanych.
Fundacja Udaru mózgu. Warszawa 2009; 4-5
inwalidami.
Współczynnik umieralności z powodu udaru mózgu w Polsce w
przypadku:
–
kobiet wynosi 79/100 tys., mężczyzn 106/100tys. osób
ogólnej populacji.
W Stanach Zjednoczonych współczynnik ten wynosi 50/100tys.
natomiast w Europie 35/100tys.
•
W Polsce 1/3 osób umiera w ciągu kilku miesięcy,
–
•
Brakowiecki F., Borek G., Sikorski A., Janowska D.
Leczenie operacyjne tętnic szyjnych. Medicus.
Lublin 2000; 6-7: 11-12
tylko 10% osób jest w stanie powrócić do normalnego
funkcjonowania, 50% osób jest w stanie wrócić do domu i
funkcjonować przy ograniczonej pomocy 40% osób wymaga
znacznej pomocy innych osób w codziennym funkcjonowaniu.
Częstość występowania udaru mózgu nie zwiększa się z
wiekiem, ale prawie, co czwarty z wszystkich udarów
mózgu występuje u osób w wieku poniżej 60 lat.
Lawrence M., Brass M.D. Stroke. Yale university
school of medicine heart book. Chapter 18
Środowiskowe uwarunkowania
udarów mózgu
• Lata 60 XX wieku  epidemiolodzy zauważają zależność pomiędzy
zanieczyszczeniem powietrza i ilością hospitalizacji z powodu
chorób układu krążenia.
• Badania epidemiologiczne wykazały, że krótkotrwałe narażenie na
cząstki PM2,5 znacznie zwiększa ryzyko wystąpienia chorób układu
krążenia i układu oddechowego u osób powyżej 65 roku życia.
• Badania wykazują również, że długotrwała ekspozycja pyłu
zawieszonego, zwłaszcza na cząstki PM2,5 zmniejsza długość
życia od kilku miesięcy do nawet kilku lat.
• Stwierdzono, że im wyższy jest poziom cząstek drobnych
zanieczyszczeń tym większe ryzyko choroby sercowo-naczyniowej i
śmierci u kobiet po menopauzie, które są uważane za wrażliwe
grupy populacji ogólnej.
Lawrence M., Brass M.D. Stroke. Yale university school of medicine heart book. Chapter 18
Peters A. Particulate matter and heart disease: Evidence from epidemiological studies. Toxicology and Applied
Pharmacology 2005; 207:477-482
Udar mózgu
The present information shows that fine particles (commonly measured as PM2.5)
are strongly associated with mortality and other endpoints such as hospitalization
for cardio-pulmonary disease, so that it is recommended that Air quality guidelines
for PM2.5 be further developed.
Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and
Nitrogen Dioxide, Report on a WHO Working Group, Bonn, Germany,
13–15 January 2003
Typu udarów mózgu. http://www.blog.toker.com.pl/udar-mozgu/
Światowa Organizacja Zdrowia po dokonaniu analizy wpływu pyłu zawieszonego w
powietrzu na zdrowie człowieka podała szacunkowa liczbę zgonów związanych z
długotrwałą ekspozycja na pył, w stosunku do wszystkich przedwczesnych zgonów.
Stężenie pyłu PM 2,5 w Europie w 2005 r.
Umieralność związana z pyłem PM 2,5 w Europie w 2005 r.
Źródło: Miśkiewicz P. Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie, Biuro WHO w Polsce
Warszawa, dostęp dn. 27.03.2014
Środowiskowe uwarunkowania
udarów mózgu
•
Wiele badań potwierdziło, że pył PM osłabia
układ oddechowy i sercowo- naczyniowy
poprzez:
–
–
–
–
–
•
•
•
szereg zmian w aktywności układu
autonomicznego,
zapalenie ogólnoustrojowe,
zmiany hematologiczne,
dysfunkcję śródbłonka naczyń oraz
stres oksydacyjny.
Ekspozycja na PM powoduje zwężenie naczyń
tętniczych, przez zakłócenie śródbłonka,
rozszerzenie naczyń przez reaktywne formy
tlenu.
Ponadto, PM hamuje aktywność syntazy tlenku
azotu, zapobiegając w ten sposób uwalnianiu
tlenku azotu powodując zwężenie naczyń, a tym
samym przyczyniając się do powstawania
miażdżycy.
Zwężenia naczyń krwionośnych powodują
również zaburzenia w transporcie krwi do mózgu,
co może decydować o powstaniu udaru mózgu.
–
Można, zatem stwierdzić, iż pył zawieszony
zwiększa ryzyko wystąpienia powikłań zdrowotnych
wpływających na rozwój udaru mózgu.
Mechanizm działania i znaczenie syntazy tlenku azotu (NOS).
http://www.xl.kif.pl/xl/porady/pages/suplementacja07_07.html
Schwartz J. Is There Harvesting in the Association of Airborne
Particles with Daily Deaths and Hospital Admissions?
Epidemiology. Lippincott Williams & Wilkins, 2001;12:55-61
Xiao-Bo Y., Jun-Wei S.., Xiu-Yang L., Gao Ch. Short-Term
Effects of Particulate Matter on Stroke Attack: MetaRegression and Meta-Analyses. Yinping Zhang, Tsinghua
University. China 2013; 9: 1-2
Środowiskowe uwarunkowania
udarów mózgu
•
Celem badania była analiza zmian w
poziomach cząstek w powietrzu a ich
wpływ na zwiększoną ilość zachorowań
na udary mózgu (9202 pacjentów).
– Zauważono, że wzrost stężenia cząstek
przyczyniał się do zwiększonej ilości hospitalizacji
z
powodów
chorób
naczyń
mózgowych.
•
W badaniu tym nie znaleziono dowodów
na to, iż zwiększony poziom pyłów
wpływa na wzrost zachorowań na udary
mózgu w ogólnej populacji.
– Stwierdzono, że zwiększony poziom pyłu
w powietrzu korzystnie wiązał się z
wystąpieniem udaru mózgu zwłaszcza u
osób z cukrzycą. [12]
•
Cukrzyca jest istotnym czynnikiem ryzyka
wystąpienia udaru mózgu ze względu na
fakt,
iż
jest
chorobą
naczyń
przyczyniającą się do rozwoju miażdżycy.
Nelin Timothy D., Joseph Allan M., Gorr Matthew W.,
Wold Loren E. Direct and Indirect Effects of PM on
the Cardiovascular System. Toxicol Lett. 2012.
208(3): 293–29
Środowiskowe uwarunkowania
udarów mózgu
•
•
W Stanach Zjednoczonych
przeprowadzono natomiast badanie, w
którym oceniano wpływ poziomu
zanieczyszczeń powietrza na ilość
zgonów.
Badanie przeprowadzono w sześciu
miastach i stwierdzono, że:
–
•
śmiertelność wśród osób mieszkających w
miejscach bardziej zanieczyszczonych przez pyły
była wyższa o średnio 1,37% w porównaniu do
miejsc o niższym poziomie zanieczyszczenia.
Byeong-Jae Lee, Bumseok Kim,
Kyuhong Lee. Air Pollution Exposure
and Cardiovascular Disease. Toxicol.
Res.2014; 30: 71-75
Kolejne badanie zostało przeprowadzone
w Chile.
–
–
–
Powietrze jest zanieczyszczone cząstkami pyłu z
przyczyn antropogenicznych oraz z powodu
nasilonych antycyklonów w rejonie Pacyfiku (w
okresie jesienno-zimowym),
Podczas badania zaobserwowano wzrost
hospitalizacji z powodu udarów mózgu w okresie
jesienno-zimowym, po czym w okresie
wiosennym poziom hospitalizacji spadał.
Stwierdzono również, że wzrost stężenia cząstek
PM2,5 o 10µ/m3 wiązał się ze wzrostem ilości
zachorowań na udary mózgu o 1,29%.
Leiva Ga Manuel A., Santibañez
Daniela A., Ibarra Sergio E. i inni. A
five-year study of particulate matter
(PM2.5) and cerebrovascular
diseases. Environmental Pollution.
2013;181: 1-6
Podsumowanie
 Wiele badań wykazuje, że cząstki zawieszone a w szczególności ich
drobna frakcja ma negatywny wpływ na zdrowie populacji.
 w publikacjach naukowych obserwuje się, że zanieczyszczenia
powietrza traktowane są, jako istotny czynnik etiologiczny
zwiększający ryzyko wystąpienia zespołów chorobowych.
 Zaobserwowano również negatywny wpływ cząstek na rozwój zawału
serca. Prowadzone są również badania, mające na celu potwierdzenie
wpływu cząstek na udary mózgu.
 Obecnie jest zbyt mało danych, aby jednoznacznie stwierdzić, iż
taka zależność istnieje.
– Nie można natomiast pominąć faktu, iż stwierdzono niewielką
korelację pomiędzy wzrostem stężenia pyłu a udarem mózgu
wśród osób obciążonych cukrzycą.
Zakład Toksykologii Środowiska
Gdański Uniwersytet Medyczny
ul. Dębowa 23 Gdańsk
[email protected]
Dziękuję za uwagę