Модель общей ассоциации: скорректированный линейный регрессионный анализ фракционной анизотропии в двенадцати отдельных трактах белого вещества в связи с воздействием PM2,5 во время беременности и воздействием PM10, PM2,5, PM2,5-10 и NOX в детстве (N=4108 участников и 5422 сканирования). Кредит: Environmental Research (2024). DOI: 10.1016/j.envres.2024.119828
Воздействие определенных загрязняющих веществ, таких как мелкие частицы (PM2.5) и оксиды азота (NOx), во время беременности и в детстве связано с различиями в микроструктуре белого вещества мозга, и некоторые из этих эффектов сохраняются в подростковом возрасте.
Это основные выводы исследования, проведенного Барселонским институтом глобального здравоохранения (ISGlobal). Результаты, опубликованные в Environmental Research, подчеркивают важность решения проблемы загрязнения воздуха как проблемы общественного здравоохранения, особенно для беременных женщин и детей.
Все больше доказательств свидетельствует о том, что загрязнение воздуха влияет на развитие нервной системы у детей. Недавние исследования с использованием методов визуализации изучали воздействие загрязнителей воздуха на белое вещество мозга, которое играет решающую роль в соединении различных областей мозга. Однако эти исследования были ограничены тем, что они рассматривали только одну временную точку и не отслеживали участников на протяжении всего детства.
«Наблюдение за участниками на протяжении всего детства и включение двух оценок нейровизуализации для каждого ребенка прольет новый свет на то, сохраняется ли, ослабевает или ухудшается воздействие загрязнения воздуха на белое вещество», — говорит исследователь ISGlobal Моника Гуксенс. Именно это она и ее команда и сделали.
В исследовании приняли участие более 4000 участников, за которыми наблюдали с рождения в рамках исследования поколения R в Роттердаме, Нидерланды. Исследовательская группа оценила количество воздействия 14 различных загрязнителей воздуха во время беременности и детства в зависимости от того, где жили семьи.
Для 1314 детей исследователи смогли использовать данные двух сканирований мозга — одно было проведено в возрасте около 10 лет, а другое — около 14 лет — чтобы изучить изменения в микроструктуре белого вещества.
Некоторые эффекты сохраняются, некоторые со временем уменьшаются
Анализ показал, что воздействие определенных загрязняющих веществ, таких как мелкие частицы (PM2.5) и оксиды азота (NOx), было связано с различиями в развитии белого вещества в мозге. В частности, более высокое воздействие PM2.5 во время беременности и более высокое воздействие PM2.5, PM10, PM2.5-10 и NOx в детстве были связаны с более низкими уровнями показателя, называемого фракционной анизотропией, который измеряет, как молекулы воды диффундируют в мозге.
В более зрелом мозге вода течет больше в одном направлении, чем во всех направлениях, что дает более высокие значения для этого маркера. Эта связь сохранялась в течение всего подросткового возраста (т. е. она также наблюдалась при втором сканировании), что предполагает долгосрочное влияние загрязнения воздуха на развитие мозга. Каждое увеличение уровня воздействия загрязнения воздуха соответствовало более чем 5-месячной задержке развития фракционной анизотропии.
«Мы считаем, что более низкая фракционная анизотропия, вероятно, является результатом изменений в миелине, защитной оболочке, которая образуется вокруг нервов, а не в структуре или упаковке нервных волокон», — говорит Мишель Кустерс, исследователь ISGlobal и первый автор исследования.
То, как загрязняющие воздух вещества влияют на миелин, до конца не изучено, но может быть связано с попаданием мелких частиц непосредственно в мозг или с воспалительными медиаторами, вырабатываемыми организмом, когда частицы попадают в легкие. Вместе это может привести к нейровоспалению, окислительному стрессу и, в конечном итоге, гибели нейронов, как это было задокументировано в исследованиях на животных.
Исследование также показало, что некоторые загрязняющие вещества были связаны с изменениями в другом показателе белого вещества, называемом средней диффузионной способностью, которая отражает целостность белого вещества и имеет тенденцию к снижению по мере созревания мозга. Более высокое воздействие загрязняющих веществ, таких как кремний в мелких частицах (PM2.5) во время беременности, было связано с изначально более высокой средней диффузионной способностью, которая затем снижалась быстрее по мере взросления детей. Это указывает на то, что некоторые эффекты загрязнения воздуха могут со временем уменьшаться.
Политические последствия
В целом, исследование предполагает, что воздействие загрязнения воздуха как во время беременности, так и в раннем детстве может иметь долгосрочные последствия для белого вещества мозга.
«Даже если размер эффектов был небольшим, это может иметь значимое влияние в масштабах популяции», — говорит Гюксенс.
Важно отметить, что эти результаты были получены у детей, подвергшихся воздействию концентраций PM2,5 и PM10 выше рекомендуемых ВОЗ максимальных значений, но ниже рекомендуемых Европейским союзом.
«Наше исследование подтверждает необходимость более строгих европейских рекомендаций по загрязнению воздуха, которые, как ожидается, вскоре будут одобрены Европейским парламентом», — добавляет Гюксенс.
В предыдущем исследовании Гюксенс и ее команда показали, что микроструктура белого вещества также может быть затронута ранним воздействием тепла и холода, особенно у детей, живущих в бедных районах.
Дополнительная информация: Мишель С. В. Кустерс и др., Воздействие загрязнения окружающего воздуха в жилых помещениях и развитие микроструктуры белого вещества в подростковом возрасте, Исследования окружающей среды (2024). DOI: 10.1016/j.envres.2024.119828
Информация о журнале: Исследования окружающей среды Предоставлено Барселонским институтом глобального здравоохранения
