Загрязнение воздуха и ингаляционная токсикология

Загрязнение воздуха и ингаляционная токсикология исследует, как загрязнители, переносимые по воздуху — твердые частицы, озон, оксиды азота и серы, угарный газ и вдыхаемые промышленные агенты — повреждают организм после вдыхания. Поскольку легкие представляют собой большую, тонкую поверхность, находящуюся в прямом контакте с воздухом, вдыхаемые загрязнители могут повреждать дыхательные пути, а также попадать в кровоток, оказывая влияние на отдаленные органы.

Definition

Загрязнение воздуха и ингаляционная токсикология — это изучение того, как загрязнители, переносимые по воздуху и поступающие в организм при дыхании, вызывают неблагоприятные эффекты в дыхательной системе и, через системные пути, в сердечно-сосудистой и других системах.

Scope

Тема охватывает основные атмосферные и профессиональные загрязнители воздуха, осаждение вдыхаемых частиц в дыхательных путях, местные и системные механизмы повреждения, а также обширные эпидемиологические данные, связывающие загрязнение воздуха с респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Это справочный предмет в области экологической и профессиональной токсикологии, который не предоставляет индивидуальных медицинских консультаций.

Core questions

• Какие загрязнители составляют вредный атмосферный и производственный воздух?
• Как вдыхаемые частицы и газы оседают и повреждают дыхательные пути?
• Как вдыхаемые загрязнители вызывают эффекты за пределами легких, например, на сердце?
• Каково бремя болезней на популяционном уровне, связанное с загрязнением воздуха?

Key concepts

• Твердые частицы (PM2.5 и PM10)
• Газообразные загрязнители (озон, NO2, SO2, CO)
• Осаждение частиц и зависимость от размера
• Воспаление легких и окислительный стресс
• Системные и сердечно-сосудистые эффекты
• Острое и хроническое воздействие
• Стандарты качества воздуха

Mechanisms

Вдыхаемые загрязнители оседают вдоль дыхательных путей в зависимости от их размера и химического состава, при этом мелкие частицы достигают газообменных областей легких. Там они вызывают местный окислительный стресс и воспаление, которые могут повредить дыхательные пути и альвеолы. Растворимые компоненты и медиаторы воспаления, а возможно, и сами мельчайшие частицы, затем могут попасть в кровоток, где они способствуют системному воспалению, эндотелиальной дисфункции и вегетативным изменениям, влияющим на сердечно-сосудистую систему (Brook et al., 2010; Brunekreef & Holgate, 2002). Долгосрочное воздействие мелкодисперсных твердых частиц связано с повышенной кардиопульмональной смертностью и раком легких (Pope et al., 2002).

Clinical relevance

Загрязнение воздуха является основным, поддающимся изменению фактором, способствующим развитию респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, и осведомленность о качестве атмосферного и профессионального воздуха имеет отношение к практике общественного здравоохранения. Долгосрочное воздействие мелкодисперсных частиц связано с повышенной смертностью, раком легких и сердечно-сосудистыми событиями на популяционном уровне (Pope et al., 2002; Brook et al., 2010). Эта статья объясняет, как вдыхаемые загрязнители причиняют вред, и информирует о профилактике; она не является руководством по ведению какого-либо отдельного пациента.

Epidemiology

Загрязнение атмосферного воздуха является одним из крупнейших экологических факторов риска заболеваний во всем мире, способствуя миллионам преждевременных смертей ежегодно, преимущественно от сердечно-сосудистых и респираторных причин (Brunekreef & Holgate, 2002). Знаковые когортные исследования установили, что долгосрочное воздействие мелкодисперсных твердых частиц повышает кардиопульмональную смертность и смертность от рака легких даже при концентрациях, обычных для многих городов (Pope et al., 2002).

Evidence & guidelines

Доказательства включают эпидемиологические исследования временных рядов и когортные исследования, контролируемые исследования воздействия на человека и животных, а также механистическую токсикологию. Научное заявление Американской кардиологической ассоциации обобщает сердечно-сосудистые доказательства (Brook et al., 2010), а руководства по качеству воздуха от национальных и международных органов переводят эти доказательства в рекомендуемые пределы загрязняющих веществ.

History

Серьезные эпизоды загрязнения воздуха, такие как лондонский смог 1952 года, вызвавший тысячи избыточных смертей, впервые продемонстрировали острую летальность загрязненного воздуха и послужили причиной принятия законодательства о чистом воздухе. Более поздние когортные исследования в конце двадцатого века показали, что даже умеренное долгосрочное воздействие увеличивает смертность (Pope et al., 2002), переосмыслив загрязнение воздуха как хроническую, а также острую опасность.

Debates

Существует ли пороговое значение, ниже которого загрязнение воздуха твердыми частицами безопасно?

Эпидемиологические исследования, как правило, обнаруживают влияние на здоровье вплоть до низких концентраций без четкого безопасного порога, что влияет на то, насколько строгими должны быть стандарты качества воздуха, и остается предметом постоянной оценки.

Key figures

• Bert Brunekreef
• C. Arden Pope III
• Robert D. Brook

Seminal works

• pope-2002
• brunekreef-2002
• brook-2010

Frequently asked questions

Почему мелкодисперсные твердые частицы (PM2.5) особенно вредны?

Мелкие частицы достаточно малы, чтобы проникать глубоко в газообменные области легких, где они вызывают воспаление и окислительный стресс, а их воздействие распространяется на сердечно-сосудистую систему; долгосрочное воздействие связано с повышенной смертностью и раком легких (Pope et al., 2002).

Влияет ли загрязнение воздуха на что-либо, кроме легких?

Да. Вдыхаемые загрязнители вызывают системное воспаление и влияют на кровеносные сосуды и сердце, поэтому загрязнение воздуха является установленным сердечно-сосудистым, а также респираторным фактором риска (Brook et al., 2010).