Zanieczyszczenie powietrza może wiązać się ze zmianami strukturalnymi w mózgu, w tym w obszarach szczególnie podatnych na chorobę Alzheimera. Badanie obejmujące 1484 osoby bez demencji i udaru mózgu wykazało jednak, że zależności różniły się między dwiema analizowanymi grupami. U starszych kobiet większa ekspozycja na PM2,5 i dwutlenek azotu wiązała się z cieńszą korą mózgową, podczas gdy u młodszych mężczyzn zaobserwowano odwrotny wzorzec.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak narażenie na PM2,5 i dwutlenek azotu (NO2) wiązało się ze zmianami grubości kory mózgowej w obszarach szczególnie podatnych na chorobę Alzheimera.
- Jakie są wyniki badania obejmującego 1484 osoby bez demencji ani udaru mózgu oraz dowiesz się, dlaczego u starszych kobiet i młodszych mężczyzn zaobserwowano odmienne zależności.
- Dlaczego grubsza kora mózgowa nie zawsze musi oznaczać zdrowszy mózg i jakie procesy biologiczne mogą potencjalnie wyjaśniać obserwowane zmiany.
- Dlaczego wyniki nie dowodzą, że zanieczyszczenie powietrza powoduje chorobę Alzheimera oraz jakie badania są potrzebne, aby lepiej poznać wpływ zanieczyszczeń na starzenie mózgu.
Zbadano mózgi niemal 1500 osób
Naukowcy z Instytutu Neuroobrazowania i Informatyki im. Marka i Mary Stevens (Stevens INI) na Uniwersytecie Południowej Kalifornii przeanalizowali dane 1484 dorosłych bez demencji ani udaru mózgu w wywiadzie. Wyniki opublikowano w „NeuroToxicology”. Badanie objęło dwie niezależne grupy: 387 mężczyzn uczestniczących w Vietnam Era Twin Study of Aging, których średni wiek wynosił około 62 lat, oraz 1097 kobiet z Women’s Health Initiative Memory Study, mających średnio około 78 lat.
Na podstawie historii miejsca zamieszkania oszacowano ekspozycję uczestników w ciągu trzech lat poprzedzających badanie MRI na dwa powszechne zanieczyszczenia: pył zawieszony PM2,5 i dwutlenek azotu (NO2).
Naukowcy skupili się na obszarach podatnych na chorobę Alzheimera
PM2,5 obejmuje cząstki o średnicy poniżej 2,5 mikrometra, które mogą wnikać głęboko do płuc i potencjalnie przedostawać się do krwiobiegu. Ich źródłem są m.in. spaliny, elektrownie, pożary i inne procesy spalania. NO2 jest natomiast gazem powstającym przede wszystkim podczas spalania paliw kopalnych i silnie związanym z ruchem drogowym.
Badacze analizowali grubość kory mózgowej, koncentrując się początkowo na czterech regionach podatnych na zmiany związane z chorobą Alzheimera: korze śródwęchowej, wrzecionowatej, skroniowej dolnej i skroniowej środkowej. Kora mózgowa naturalnie staje się cieńsza wraz z wiekiem, jednak przyspieszone ścieńczenie określonych obszarów może towarzyszyć procesom neurodegeneracyjnym.
U starszych kobiet kora była cieńsza
W grupie starszych kobiet większe narażenie zarówno na PM2,5, jak i NO2 wiązało się z cieńszą korą w analizowanych regionach podatnych na chorobę Alzheimera. Według autorów różnica w grubości kory związana z każdym dodatkowym 1 µg/m³ ekspozycji na PM2,5 była porównywalna z około 13 miesiącami starzenia. W przypadku wzrostu ekspozycji na NO2 o jedną część na miliard odpowiadała około trzem miesiącom starzenia.
Zależność dotycząca PM2,5 nie ograniczała się przy tym do regionów kojarzonych z chorobą Alzheimera. Większą ekspozycję powiązano z cieńszą korą w 23 z 34 analizowanych obszarów, obejmujących wszystkie cztery płaty mózgu.
U młodszych mężczyzn pojawił się odwrotny wzorzec
Nieoczekiwane wyniki uzyskano w grupie młodszych mężczyzn. Większa ekspozycja na zanieczyszczenia wiązała się u nich z grubszą korą w tych samych obszarach podatnych na chorobę Alzheimera.
Zanieczyszczenie powietrza nie odpowiadało jednemu, jednolitemu wzorcowi struktury mózgu u wszystkich uczestników – powiedziała dr Lauren Salminen, główna autorka badania i adiunkt w dziedzinie neurologii badawczej. Sprzeczne wyniki sugerują, że reakcja mózgu na zanieczyszczenie może zmieniać się w trakcie procesu starzenia. Obserwowanie ludzi w czasie będzie kluczowe dla określenia, jaki wpływ te wzorce mają na ryzyko choroby Alzheimera.
Co istotne, wśród mężczyzn związek między PM2,5 a większą grubością kory stopniowo słabł między 55., a 64. rokiem życia, a około 65. roku życia zanikał. Późniejsza ujemna zależność nie osiągnęła jednak istotności statystycznej.
Grubsza kora nie musi oznaczać zdrowszego mózgu
Autorzy wskazują, że większa grubość kory nie zawsze musi być korzystnym zjawiskiem. We wczesnych fazach niektórych procesów chorobowych może dochodzić do przejściowego pogrubienia tkanki, po którym wraz z postępem neurodegeneracji następuje jej ścieńczenie.
Potencjalnymi mechanizmami są m.in. stan zapalny, obrzęk, powiększenie komórek oraz wczesne zmiany związane z odkładaniem amyloidu. Badanie nie obejmowało jednak pomiarów amyloidu, białka tau ani markerów zapalnych, dlatego żadnego z tych wyjaśnień nie można obecnie potwierdzić.
Nasze odkrycia wskazują na możliwość, że zmiany w mózgu związane z zanieczyszczeniem nie mają charakteru liniowego – powiedział Salminen. Grubsza kora mózgowa w pewnym momencie życia może być wczesną reakcją biologiczną, podczas gdy jej ścieńczenie w późniejszym okresie życia może odzwierciedlać nagromadzone uszkodzenia. To ważna hipoteza, ale musi zostać przetestowana w badaniach śledzących te same osoby w miarę starzenia się, uwzględniających biomarkery choroby Alzheimera.
Czy zanieczyszczenie powietrza zwiększa ryzyko choroby Alzheimera?
Badanie nie pozwala stwierdzić, że zanieczyszczenie powietrza spowodowało obserwowane zmiany w mózgu ani że prowadzą one do choroby Alzheimera. Analiza miała charakter obserwacyjny, a dwie grupy różniły się jednocześnie wiekiem i płcią, dlatego nie można ustalić, który z tych czynników odpowiada za odmienne wyniki.
Rezultaty wskazują jednak, że ekspozycja środowiskowa może być związana ze strukturą mózgu i że zależność ta może zmieniać się wraz z wiekiem.
Główne wnioski
- Badanie obejmujące 1484 dorosłych bez demencji i udaru mózgu wykazało związek między ekspozycją na PM2,5 i NO2 a grubością kory w regionach mózgu podatnych na chorobę Alzheimera.
- U starszych kobiet większe narażenie na zanieczyszczenia wiązało się z cieńszą korą mózgową. Różnica związana z każdym dodatkowym 1 µg/m³ PM2,5 była porównywalna z około 13 miesiącami starzenia, a w przypadku wzrostu NO2 o 1 część na miliard – z około 3 miesiącami.
- U młodszych mężczyzn zaobserwowano odwrotny wzorzec – większa ekspozycja wiązała się z grubszą korą w regionach podatnych na chorobę Alzheimera. Zależność ta słabła wraz z wiekiem i zanikała około 65. roku życia.
- Badanie miało charakter obserwacyjny, dlatego nie pozwala stwierdzić, że zanieczyszczenie powietrza powoduje zmiany w mózgu lub zwiększa ryzyko choroby Alzheimera. Konieczne są długoterminowe badania uwzględniające m.in. amyloid, białko tau, stan zapalny i funkcje poznawcze.
Źródło:
- Keck School of Medicine na USC
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0161813X26001166
