Согласно исследованию, проведенному USC, крошечные частицы загрязнения воздуха – тип, который в основном исходит от электростанций и автомобилей – могут значительно увеличить вероятность развития деменции, в том числе болезни Альцгеймера.
Ученые и инженеры обнаружили, что пожилые женщины, живущие в местах с содержанием мелких твердых частиц, превышающих U.S. Согласно стандартам Агентства по охране окружающей среды, риск глобального снижения когнитивных способностей на 81 процент выше, а вероятность развития деменции, включая болезнь Альцгеймера, на 92 процента выше.
Согласно исследованию, если их результаты подтвердятся среди населения в целом, загрязнение воздуха может быть причиной около 21 процента случаев деменции.
"Микроскопические частицы, генерируемые ископаемым топливом, попадают в наше тело прямо через нос в мозг," сказал профессор университета Калеб Финч из школы геронтологии Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии и соавтор исследования. "Клетки мозга 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 новым научным рубежем, 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, которая увеличивает риск болезни Альцгеймера.
"Наше исследование – первое в своем роде, проведенное в США.S.- представляет собой 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 кафедры профилактической медицины Медицинской школы Кека при Университете Южной Калифорнии. "Экспериментальные данные показали, что воздействие на мышей частиц воздуха, собранных на краю USC, повреждает нейроны в гиппокампе, центре памяти, который уязвим как для старения мозга, так и для болезни Альцгеймера."
Их исследование, опубликованное в январе. 31 место в журнале Nature «Трансляционная психиатрия» дополняет новые исследования, проводимые по всему миру, которые связывают загрязнение воздуха с деменцией. Оскорбительные загрязнители, известные как PM2.5 – мелкие вдыхаемые частицы диаметром 2.5 микрометров или меньше. Человеческий волос составляет около 70 микрометров в диаметре, что в 30 раз больше, чем самый большой PM2.5.
Исследование проводилось в сотрудничестве между USC Davis, Медицинской школой Кека и Инженерной школой Университета Калифорнии в Витерби.
Объединение человеческих данных и лабораторных экспериментов
Исследователи проанализировали данные 3647 женщин в возрасте от 65 до 79 лет из исследования памяти Women’s Health Initiative (WHIMS). Эти женщины жили в 48 штатах и на момент зачисления не страдали деменцией.
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 Университета Южной Калифорнии в Витерби, изобрел технологию сбора частиц воздуха для контролируемого воздействия на модели мышей.
Ученые USC хронически подвергали самок мышей, несущих ген APOE4, наноразмерному загрязнению воздуха в течение 15 недель. По сравнению с контрольной группой у мышей, предрасположенных к болезни Альцгеймера, накопилось на 60 процентов больше амилоидных бляшек, токсичных кластеров белковых фрагментов, которые способствуют прогрессированию болезни Альцгеймера.
"Наши современные аэрозольные технологии, называемые концентраторами частиц, по сути, берут воздух типичного городского района и преобразуют его в воздух автострады или сильно загрязненного города, такого как Пекин," сказал Сиутас, соавтор исследования. "Затем мы используем эти образцы для тестирования воздействия и оценки неблагоприятных воздействий на здоровье нервной системы или нейродегенерации."
Во всем мире слабоумием страдают около 48 миллионов человек, из них 7.7 миллионов новых случаев ежегодно, по данным Всемирной организации здравоохранения.
"Наше исследование имеет глобальное значение, поскольку загрязнение не знает границ," сказал Финч, держатель ARCO / Уильям Ф. Kieschnick Кафедра нейробиологии старения.
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 вредит ему. Для этой задачи важны точные мониторы загрязнения.
По данным Американской ассоциации легких, менее одной трети всех округов США имеют мониторы загрязнения озоном или частицами. По словам Чена, данные мониторинга окружающей среды от EPA имеют решающее значение для ученых, проводящих исследования в области загрязнения воздуха и здоровья населения.
"Мы проанализировали данные о высоком PM2.5 уровней с использованием стандартов EPA, установленных в 2012 году," Чен сказал. "Мы не знаем, может ли более низкий PM2.5 уровней последних лет обеспечили безопасный запас для пожилых американцев, особенно тех, кто подвержен риску деменции."
Шесть из 10 самых загрязненных городов страны по PM2.5 находятся в Калифорнии, включая Лос-Анджелес, Лонг-Бич и Фресно, по данным Американской ассоциации легких.
Однако в последние десятилетия в некоторых районах воздух стал чище. Снижение PM2.5 в воздухе, которым мы дышим, совпадает с меньшим количеством случаев деменции, отметили исследователи, ссылаясь на данные других.
Коварные эффекты PM2.5
"Многие исследования показали, что невзгоды ранней жизни могут переходить в более позднюю жизнь и влиять на старение мозга," Чен сказал. "Если это правда, то, возможно, длительное воздействие загрязнения воздуха, которое запускает нисходящую спираль нейродегенеративных изменений в головном мозге, могло бы начаться намного раньше и ускориться в более позднем возрасте."
В других исследованиях Чен и его коллеги связали долгосрочное воздействие высоких уровней PM2.5 уровней меньшего объема серого и белого вещества в таких важных областях, как лобная доля, которая осуществляет мышление, принятие решений и планирование.
На каждые 3.5 мкг PM2.Согласно одному из более ранних исследований, 5 на кубический метр воздуха, белое вещество (изолированные нервные волокна, соединяющие различные области мозга) уменьшилось на 6 кубических сантиметров.
В новом исследовании трансляционной психиатрии были изучены только женщины и самки мышей. В будущих исследованиях будут участвовать представители обоих полов, чтобы оценить возможность обобщения для мужчин, а также изучить, как PM2.5 взаимодействует с сигаретами и другими загрязнителями.
Финч и Чен в 2010 году разработали сеть AirPollBrain и наняли 20 преподавателей Университета Южной Калифорнии в эту новую область исследований.