空气污染暴露可能会增加痴呆的风险

空气污染暴露可能会增加痴呆的风险

阿尔茨海默病是一种进行性脑部疾病,最终会剥夺患者记忆,交流和独立生活的能力。 通过2050,它是 预计 影响几乎14百万美国人及其家庭,经济成本高达一万亿美元 - 超过估计的治疗心脏病和癌症的总和。 谈话

在美国的主要死亡原因中,阿尔茨海默病是我们目前无法预防,治愈甚至停滞不前的唯一原因。 我们的 最新研究 试图通过更好地理解疾病背后的环境原因和机制来改变这种状况。

我们的研究结果使我们得出结论,室外空气污染以从发电厂和汽车释放的微小颗粒形式渗入我们的肺和血液中,可能使老年妇女的痴呆风险几乎增加一倍。 如果我们的结果适用于普通人群,那么每五个痴呆病例中就有一个可能造成环境空气中的微粒污染。

这项研究,首次将人类流行病学调查与动物实验相结合,增加了一个 越来越多的研究机构 来自世界各地,将空气污染与痴呆联系起来。 它还提供了第一个科学证据,一个重要的阿尔茨海默病风险基因, APOE4,与空气粒子相互作用,加速大脑老化。

哪里有烟

以前的研究 在南加州大学已经确定,空气污染加速了心脏病发作的风险。 基于这项工作,我们成立了 AirPollBrain集团 研究是否以及如何暴露于细颗粒物质(称为PM2.5,因为颗粒物测量直径微米或更小的2.5)会影响老化的大脑。

我们设计了这个研究来回答三个广泛的问题。 首先,我们想知道生活在户外PM2.5水平较高的地区的老年人是否具有增加的认知障碍,特别是痴呆的风险。 我们也想知道携带高风险阿尔茨海默病基因APOE4的人是否对PM2.5在空气中长期暴露可能造成的损害更为敏感。

我们的第三个问题是,是否可以观察到类似的调查结果与修改携带人类阿尔茨海默病基因的小鼠颗粒受控暴露。 如果我们在老鼠身上发现了类似的效应,那么可以揭示人类大脑中发生的可能的机制。

我们专注于老年女性和雌性小鼠,因为APOE4赋予女性比男性更大的阿尔茨海默病风险。

人类科目

对于人类流行病学研究部分,我们与研究者合作 妇女健康倡议记忆研究, 或 磁选,随后是全国的一大群老年妇女,从1990s晚期开始,当时这些妇女是从65到79岁,但没有痴呆症或任何显着的认知障碍。

我们将EPA监测数据和空气质量模拟结合起来,建立了一个数学模型,使我们能够估算这些妇女在2.5到1999居住的各个地点的日常室外PM2010水平。 由于WHIMS密切关注研究对象,我们能够收集有关可能影响个体痴呆风险的其他因素的详细信息,例如吸烟,运动,体重指数,激素治疗和其他临床危险因素,如糖尿病和心脏疾病。 这使我们能够解释这些其他因素,并更好地隔离空气污染的影响。

我们发现暴露于较高水平的PM2.5的女性认知能力下降的速度更快,发生痴呆的风险更高。 生活在PM2.5水平超过美国环境保护局标准的地方的老年妇女的81百分比风险更高,全球认知能力下降,92百分比更可能发展为痴呆症,包括阿尔茨海默病。 长期PM2.5暴露引起的这种环境风险,与只有背景遗传风险且没有APOE4基因的女性相比,在有两份APOE4基因的老年女性中高出两到三倍。

老年痴呆症3 5未达标区域不符合EPA标准。 指定无法分类的区域没有足够的经过验证的监测数据,以证明它们符合标准,但正在与EPA合作改进其数据。 USEPA

鼠标型号

对于实验室研究,我们将暴露于阿尔茨海默病的雌性小鼠暴露于15周的纳米空气污染。 该 空气颗粒收集技术是由我们的维特比工程学院的同事Constantinos Sioutas发明的,它收集了USC校园边缘的空气颗粒,作为城市地区代表性的空气样本。

实验数据显示,系统地暴露于这种微粒物质的小鼠在他们的大脑中积累了称为β-淀粉样蛋白的较大的蛋白质沉积物。 在人类中,β-淀粉样蛋白被认为是神经变性的病理性驱动因素,并且是预防阿尔茨海默氏病发作或减缓其发展的治疗干预的主要目标。 与我们在老年妇女中的流行病学观察相似,对于易患阿尔茨海默病的APOE4雌性小鼠,这些效应更强。

未来的研究

我们未来的研究将考虑这些发现是否也适用于男性,以及正在开发的任何药物是否可以提供防止空气污染暴露的保护。 还需要更多的工作来确认因果关系,并了解空气污染如何进入和危害大脑。

由于暴露于空气污染造成的大脑老化可能会在发展过程中开始,所以我们也想看看早年接触空气污染与阿尔茨海默病的关系。 我们已经知道了 肥胖 糖尿病 是阿尔茨海默氏症的危险因素。 我们也知道那些靠近高速公路的孩子 往往更肥胖如果家中的成年人是吸烟者,则效果会更加复杂。

根据现有的小鼠模型,人们可以预测发展中暴露于空气污染可能会增加阿尔茨海默病的风险。 这是我们想要更好地理解的科学难题的一个重要部分。

空气污染,公共卫生和政策

空气污染无国界 这使得我们的研究具有全球意义,政策制定者和公共卫生官员应该认真对待。

“清洁空气法案”要求环境保护局发展 国家环境空气质量标准 为保护儿童和老人等敏感人群提供足够的安全余地。 在2012中,美国环保局收紧了PM2.5的美国标准。 尽管如此,在2015中几乎有X万人生活在仍然拥有的县 不健康的全年粒子污染水平,而41万户居住在经历短期污染高峰的县。

最近的研究 已经表明,美国痴呆症的患病率在2000和2012之间有所下降。 但是,我们不知道这个趋势是否与空气污染管制有关,或者近年来暴露于低浓度PM2.5仍然对老年人,特别是那些处于痴呆风险的老年人造成某种程度的长期威胁。

如果长期接触PM2.5确实会增加痴呆的风险,这意味着公共卫生机构低估了与空气污染相关的已经很大的疾病负担和医疗保健成本。 例如,世界卫生组织最新的评估 由PM2.5引起的全球疾病负担 不包括痴呆症。 印度,中国和其他许多发展中国家的空气污染水平远高于美国的水平。

健康 世界卫生组织建议将PM 2.5降至每立方米10微克年平均值。 凤凰城7777 /维基百科, 创用CC BY-SA

同样,EPA也有 估计 “清洁空气法案”将在2和1990之间提供近2020万亿美元的利益,其中大部分来自于减少死亡和疾病。 如果颗粒物污染和痴呆之间存在联系,那么“清洁空气法案”可能比环保署的估计提供更大的效益。

美国 全国计划解决阿尔茨海默病,这是由2011制定的立法授权的,旨在通过2025预防或有效治疗阿尔茨海默病。 我们认为,任何破坏环保署运作或放松清洁空气条例的措施都将产生意想不到的后果,这将使实现这一目标具有挑战性。

关于作者

Caleb Finch,伦纳德·戴维斯老年学院大学教授, 美国南加州大学 陈久,,预防医学副教授, 美国南加州大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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