Penyakit Alzheimer adalah penyakit otak progresif yang akhirnya menghilangkan keupayaan mereka untuk mengingati, berkomunikasi dan hidup secara bebas. Oleh 2050, ia adalah diunjurkan untuk menjejaskan hampir 14 juta orang Amerika dan keluarga mereka, dengan kos ekonomi satu trilion dolar - lebih daripada anggaran jumlah gabungan untuk merawat penyakit jantung dan kanser.

Penyebab utama kematian di Amerika, penyakit Alzheimer adalah satu-satunya yang kita tidak dapat mencegah, menyembuhkan atau bahkan gerai. Kami penyelidikan terkini bertujuan untuk mengubah keadaan ini dengan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang sebab dan mekanisme alam sekitar di sebalik penyakit ini.

Penemuan kami membawa kita untuk menyimpulkan bahawa pencemaran udara di luar, dalam bentuk zarah-zarah kecil yang dilepaskan dari loji kuasa dan kereta yang meresap ke dalam paru-paru dan darah kita, hampir boleh menggandakan risiko demensia pada wanita yang lebih tua. Jika keputusan kami digunakan untuk penduduk umum, pencemaran zarah halus di udara ambien mungkin bertanggungjawab untuk satu daripada setiap lima kes demensia.

Kajian ini, yang pertama menggabungkan penyiasatan epidemiologi manusia dengan eksperimen haiwan, menambah kepada a badan penyelidikan yang semakin meningkat dari seluruh dunia yang menghubungkan pencemaran udara ke demensia. Ia juga menyediakan bukti saintifik pertama bahawa gen risiko Alzheimer kritikal, APOE4, berinteraksi dengan zarah udara untuk mempercepat penuaan otak.

Di mana ada asap

Penyelidikan sebelumnya di University of Southern California telah menubuhkan pencemaran udara yang mempercepatkan risiko serangan jantung. Berdasarkan kerja ini, kami telah menubuhkan AirPollBrain Group untuk mengkaji sama ada dan bagaimana pendedahan kepada zarah halus halus - yang dikenali sebagai PM2.5 kerana zarah mengukur micrometer 2.5 atau kurang diameter - memberi impak kepada otak penuaan.

Kami merancang kajian ini untuk menjawab tiga soalan yang luas. Pertama, kami ingin tahu sama ada orang tua yang tinggal di lokasi yang mempunyai tahap PM2.5 luar yang lebih tinggi mempunyai risiko peningkatan kecacatan kognitif, terutamanya demensia. Kami juga ingin mengetahui sama ada orang yang membawa gen berisiko tinggi untuk penyakit Alzheimer, APOE4, lebih sensitif terhadap kerosakan berpotensi disebabkan oleh pendedahan jangka panjang kepada PM2.5 di udara.

Persoalan ketiga kami adalah sama ada penemuan serupa dapat diperhatikan dengan pendedahan terkawal terhadap zarah-zarah tikus yang diubahsuai untuk membawa gen penyakit Alzheimer manusia. Sekiranya kita menemui kesan yang sama pada tikus, ia dapat memberi gambaran tentang kemungkinan mekanisme yang mendasari apa yang terjadi di otak manusia.

Kami memberi tumpuan kepada wanita tua dan tikus betina kerana APOE4 memberikan risiko penyakit Alzheimer yang lebih besar pada wanita daripada pada lelaki.

Subjek manusia

Untuk komponen kajian epidemiologi manusia, kami bekerjasama dengan penyiasat dari Kajian Memori Inisiatif Kesihatan Wanita, Atau WHIMS, yang mengikuti kumpulan besar wanita tua di seluruh negara, bermula pada 1990 akhir ketika wanita-wanita ini adalah 65 hingga tahun 79 tetapi tidak mengalami demensia atau sebarang masalah kognitif yang signifikan.

Kami menggabungkan data pemantauan EPA dan simulasi kualiti udara untuk membina model matematik yang membolehkan kami untuk menganggarkan paras harian PM2.5 di pelbagai lokasi di mana wanita-wanita ini hidup dari 1999 melalui 2010. Kerana WHIMS mengikuti para peserta kajian dengan teliti, kami dapat mengumpulkan maklumat terperinci tentang faktor-faktor lain yang mungkin mempengaruhi risiko demensia individu, seperti merokok, senaman, indeks jisim badan, terapi hormon dan faktor risiko klinikal lain seperti diabetes dan jantung penyakit. Ini membenarkan kami mengambil kira faktor-faktor lain dan mengasingkan lagi kesan pendedahan pencemaran udara.

Kami mendapati bahawa wanita yang terdedah kepada tahap PM2.5 yang lebih tinggi mempunyai kadar penurunan kognitif yang lebih cepat dan risiko yang lebih tinggi untuk mengalami demensia. Wanita yang lebih tua tinggal di tempat di mana paras PM2.5 melebihi standard Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS mempunyai risiko 81 yang lebih besar risiko penurunan kognitif global dan peratus 92 lebih cenderung untuk mengembangkan demensia, termasuk Alzheimer. Risiko alam sekitar yang dibangkitkan oleh pendedahan PM2.5 jangka panjang adalah dua hingga tiga kali lebih tinggi di kalangan wanita tua dengan dua salinan gen APOE4, berbanding dengan wanita yang hanya mempunyai risiko genetik latar belakang tanpa gen APOE4.

Kawasan penolakan tidak memenuhi standard EPA. Kawasan yang ditetapkan tidak dapat diklasifikasikan tidak mempunyai data pemantauan yang disahkan yang cukup untuk menunjukkan bahawa mereka memenuhi standard, tetapi bekerja dengan EPA untuk meningkatkan data mereka. USEPA

Model tetikus

Untuk kajian makmal, kami mendedahkan tikus betina dengan gen Alzheimer ke pencemaran udara berukuran nano untuk minggu 15. The teknologi pengumpulan zarah udara, yang dicipta oleh rakan sejawat kami Constantinos Sioutas dari Sekolah Kejuruteraan Viterbi USC, mengumpul zarah udara dari pinggir kampus USC sebagai sampel udara wakil dari kawasan bandar.

Data eksperimen menunjukkan bahawa tikus secara sistematik didedahkan kepada bahan partikulat ini terkumpul deposit protein yang lebih besar yang dipanggil beta-amyloid dalam otak mereka. Pada manusia, beta-amyloid dianggap sebagai pemangkin patologis neurodegeneration dan merupakan sasaran utama intervensi terapeutik untuk mencegah timbulnya Alzheimer atau memperlambat kemajuannya. Sama seperti pemerhatian epidemiologi kami pada wanita yang lebih tua, kesan ini lebih kuat untuk tikus betina APOE4, yang terdedah kepada penyakit Alzheimer.

Kajian masa depan

Kajian masa depan kita akan melihat sama ada penemuan ini juga berlaku kepada lelaki, dan sama ada ubat yang sedang dibangunkan boleh memberi perlindungan terhadap pendedahan pencemaran udara. Lebih banyak kerja juga diperlukan untuk mengesahkan hubungan kausal dan untuk memahami bagaimana pencemaran udara memasuki dan membahayakan otak.

Penuaan otak dari pendedahan kepada pencemaran udara mungkin bermula pada pembangunan, jadi kami juga ingin melihat pendedahan awal kehidupan terhadap pencemaran udara berhubung dengan penyakit Alzheimer. Kita sudah tahu itu obesiti and kencing manis adalah faktor risiko Alzheimer. Kami juga tahu bahawa kanak-kanak yang hidup lebih dekat dengan jalan raya cenderung lebih obes, kesan yang dikompaun jika orang dewasa dalam rumah adalah perokok.

Berdasarkan model tetikus sedia ada, seseorang akan meramalkan bahawa pendedahan pembangunan terhadap pencemaran udara dapat meningkatkan risiko penyakit Alzheimer. Ini adalah sekeping teka-teki saintifik yang kami ingin lebih memahami.

Pencemaran udara, kesihatan awam dan dasar

Pencemaran udara tidak mengenal sempadan. Ini memberi implikasi implikasi global kami yang perlu diambil serius oleh penggubal dasar dan pegawai kesihatan awam.

Akta Udara Bersih memerlukan Agensi Perlindungan Alam Sekitar untuk berkembang Standard Kualiti Air Ambient Kebangsaan yang menyediakan margin keselamatan yang mencukupi untuk melindungi populasi sensitif, seperti kanak-kanak dan orang tua. Dalam 2012, EPA mengetatkan standard AS untuk PM2.5. Walau bagaimanapun, di 2015 hampir 24 juta orang tinggal di daerah yang masih ada tahap pencemaran zarah sepanjang tahun yang tidak sihat, dan lebih dari 41 juta hidup di daerah yang mengalami pancang pencemaran jangka pendek.

kajian baru-baru telah menunjukkan bahawa kelaziman demensia di Amerika Syarikat merosot antara 2000 dan 2012. Walau bagaimanapun, kita tidak tahu sama ada trend ini berkaitan dengan peraturan pencemaran udara, atau jika pendedahan kepada tahap rendah PM2.5 pada tahun-tahun kebelakangan ini masih menimbulkan beberapa ancaman jangka panjang kepada warga Amerika yang lebih tua, terutama yang berisiko untuk demensia.

Sekiranya pendedahan PM2.5 jangka panjang memang meningkatkan risiko demensia, ini akan membayangkan bahawa organisasi kesihatan awam meremehkan beban penyakit yang sudah besar dan kos penjagaan kesihatan yang berkaitan dengan pencemaran udara. Sebagai contoh, penilaian terbaru Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) beban penyakit global yang disebabkan oleh PM2.5 tidak termasuk demensia. Tahap pencemaran udara jauh lebih tinggi di India, China dan banyak negara membangun lain daripada paras AS.

Pertubuhan Kesihatan Dunia mengesyorkan mengurangkan PM 2.5 kepada purata tahunan mikrogram 10 setiap meter padu. Phoenix 7777 / Wikipedia, CC BY-SA

Begitu juga, EPA mempunyai dianggarkan bahawa Akta Bersih Air akan menyediakan hampir AS $ 2 trilion dalam faedah antara 1990 dan 2020, kebanyakan dari kematian dan penyakit yang berkurangan. Sekiranya terdapat hubungan antara pencemaran dan demensia zarah, Akta Udara Bersih boleh memberi manfaat lebih besar daripada anggaran EPA.

Amerika Syarikat Rancangan Kebangsaan untuk Menyerang Penyakit Alzheimer, yang diamanahkan oleh undang-undang yang digubal dalam 2011, bertujuan untuk mencegah atau berkesan mengubati penyakit Alzheimer oleh 2025. Kami percaya sebarang langkah yang menjejaskan operasi EPA atau melonggarkan peraturan udara yang jelas akan mempunyai akibat yang tidak diingini yang akan menjadikannya mencabar untuk memenuhi matlamat ini.

Tentang Pengarang

Caleb Finch, Profesor Universiti, Leonard Davis School of Gerontology, University of Southern California dan Jiu-Chiuan Chen, Profesor Madya Perubatan Pencegahan, University of Southern California

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon