Загрязнение воздуха влияет на работу мозга человека уже при кратковременном воздействии

Новости МирТесен

Известно, что микрочастицы, попадающие в организм с воздухом, ежегодно приводят к гибели четырех миллионов человек и становятся причиной серьезных, необратимых заболеваний. Недавнее исследование, проведенное на ограниченной группе людей, выявило, что эти вещества, а также другие распространенные в городских условиях искусственные соединения, способны воздействовать на работу мозга, причем это воздействие проявляется быстро и даже после кратковременного вдыхания. Интересно, что в некоторых случаях эффект оказывается противоположным ожидаемому.

Влияние антропогенного загрязнения воздуха на людей ощутимо сильнее, чем воздействие большинства других внешних факторов. Хотя оценки количества смертей, связанных с микрочастицами, достаточно точны (около четырех миллионов человек ежегодно), данные по другим загрязняющим веществам менее определенные. Поэтому вполне вероятно, что общее воздействие атмосферного загрязнения всех видов может приводить к большему числу смертей, чем умеренные температуры уносит 4,6 миллиона человек ежегодно).

При подобных смертях наблюдается схожий механизм: как воздействие низких температур, так и наличие микрочастиц в воздухе приводят к увеличению вязкости крови, повышению артериального давления и, как следствие, к формированию тромбов. Возросшая нагрузка на сердечную мышцу и ухудшение кровотока вызывают инфаркты и инсульты, которые часто объясняют стрессом. Однако, воздействие загрязняющих веществ может иметь и другие, не фатальные последствия. Например, применение газовых, дровяных или угольных плит (вместо электрических) существенно увеличивает риск развития ревматоидного артрита, заболевания, которое приводит к инвалидности на всю жизнь.

Авторы новой работы в NPJ Clean Air обратились к другим неубивающим последствиям загрязнения воздуха — их влиянию на работу мозга. Поскольку микрочастицы от 2,5 микрометра и менее не отсеиваются дыхательной системой, они напрямую попадают в кровь, отчего способны оказывать нейротоксическое воздействие.

В рамках исследования, проведенного на группе из 15 человек, испытуемым предлагалось вдыхать лимонен (широко используемую парфюмерную отдушку), выхлопные газы дизельного двигателя, продукты горения, выделяющиеся при готовке, и дым от сжигания древесины. Использование небольшой выборки часто связано с ограничениями в комфорте проведения эксперимента, поскольку поиск добровольцев, готовых участвовать за небольшое вознаграждение, представляет определенные сложности.

Имевшиеся у исследователей ожидания не в полной мере соответствовали полученным результатам. После воздействия нейротоксичных веществ наблюдалось увеличение скорости реакции в когнитивных тестах. В среднем, участники, вдыхавшие чистый воздух, реагировали за 341 миллисекунду, те, кто подвергался воздействию продуктов сгорания древесины – за 335 миллисекунд, дизельных выхлопов – за 333 миллисекунды. Воздействие продуктов приготовления пищи практически не оказало влияния на время реакции (342 миллисекунды).

Согласно результатам исследования, это можно объяснить воздействием оксидов азота. В дизельных выхлопах их концентрация достигает 336 единиц на миллиард, в то время как в продуктах горения древесины — 37 единиц на миллиард. Известно, что некоторые оксиды азота расширяют кровеносные сосуды, что потенциально может ускорить реакцию мозга. Однако, если предположение ученых верно, то этот эффект наблюдается при весьма низких концентрациях – всего 37 единиц на миллиард. До этого момента высокая чувствительность мозга к веществам в воздухе не была зафиксирована.

В своих исследованиях ученые опирались на предыдущие работы, в которых участникам воздействовали оксидами азота в концентрациях, сопоставимых с 90 минутами пребывания вблизи включенной газовой плиты. Эти исследования показали, что сосудорасширяющий эффект окислов азота приводит к снижению и систолического, и диастолического артериального давления. Однако, это не подразумевает аналогичного эффекта при нахождении рядом с настоящей газовой плитой, поскольку она выделяет микрочастицы, которые при вдыхании способны повысить артериальное давление.

Выполнение простых когнитивных заданий оказалось немного успешнее у участников, подвергавшихся воздействию воздуха, содержащего лимонен. Однако в более сложных тестах они не продемонстрировали никаких улучшений, подобно тем, кто вдыхал продукты сгорания древесины или солярки. Кроме того, в некоторых тестах, несмотря на более быстрое время реакции, точность результатов оказалась ниже у людей, вдыхавших выхлопные газы. В целом, влияние было незначительным, при этом важно учитывать, что используемые в экспериментах концентрации были существенно ниже, чем те, что могут встречаться в реальных условиях, например, в дорожном заторe).

К удивлению, выяснилось, что чистый воздух не приводит к улучшению показателей в тестах. Причины этого явления пока не до конца понятны, но, вероятно, связаны с непродолжительным воздействием загрязняющих веществ (всего 60 минут) и проведением тестов лишь через четыре часа после прекращения вдыхания загрязненного воздуха. Возможно, за этот промежуток времени кровообращение успело восстановиться и устранить кратковременные негативные последствия.

В процессе исследования ученые проводили спирометрию для оценки функции легких у добровольцев. У них наблюдалось снижение объема форсированного выдоха за первую секунду, даже при небольших концентрациях воздействующего вещества. Наиболее заметное уменьшение этого показателя зафиксировано у тех, кто подвергался воздействию древесного дыма и лимонена. Этот факт оказался неожиданным, учитывая, что регулирующие органы классифицируют лимонен как безопасное вещество, однако результаты спирометрии не подтверждают это утверждение.

Авторы подчеркнули, что отмеченное уменьшение концентрации лимонена не имело существенного клинического значения для здоровья пациентов, однако вызвало у них недоумение. Эксперимент длился всего один час при невысокой концентрации вещества. В то же время, люди, регулярно использующие парфюмерные и чистящие средства, могут подвергаться воздействию лимонена в течение большего времени. Таким образом, существует вероятность негативного влияния на определенные группы населения, несмотря на то, что лимонен официально признан безопасным.

Интерес работы заключается в том, что она изучает воздействие загрязнений, выходящих за рамки обычных, экстремальных значений, и даже в этих случаях демонстрирует заметное влияние на центральную нервную систему человека – наиболее защищенную систему организма благодаря гематоэнцефалическому барьеру).