آلودگی هوا

آلودگی مغز – هوای کثیف موجب آلزایمر و زوال عقل می‌شود

لس آنجلس، کالیفرنیا- درون یک سیم خاردار در محوطه‌ای محصور شده با بیش از ۱۰۰ متر در مسیر بزرگراه ۱۱۰ یک  شلینگ آلومینیومی به تریلر سفید رنگ چسپانده شده  و دهانه دیگر آن روی یک پل هوایی قرار داده شده است. هر دقیقه این شلینگ صدها لیتر هوای مخلوط شده از اگزوزهای حدود ۳۰۰ هزار اتومبیل و کامیون‌ دیزلی که هر روز سر و صدا ایجاد می‌کنند را می‌مکد.

درون این تریلر، مهندس شیمی جوانی به نام آریان صفاری کلاهک سلیندر را بلند می‌کند. این سلیندر بخشی از سیستم تصفیه پیچیده‌ای است که میزان انواع آلاینده‌ها را مشخص می‌سازد. درون یک کلاهک: ذرات سولفات، نیترات، آمونیوم، کربن سیاه و سفید، و فلزات سنگین حداقل ۲۰۰ برابر کوچکتر از عرض یک تار موی انسان وجود دارد.

صفاری که در آزمایشگاه تحت سرپرستی کنستانتینوس سیوتاس در دانشگاه کالیفرنیا جنوبی کار می‌کند می‌گوید، این ذرات بسیار دقیق توسط حسگرهای آلودگی هوا اندازه‌گیری می‌شوند. این ذرات معمولا کمتر از ۰.۲ میکرون متر قطر دارند. این ذرات بسیار ریز درون کلاس گسترده‌ای از آلاینده‌های هوا که معمولا کلاس PM2.5 (به دلیل اندازه ۲.۵ میکرو متر یا کوچکتر آنها) صدا زده می‌شوند قرار می‌گیرند.

صفاری می‌گوید، زمانی که این آلاینده‌ها به درجه خطر آفرین برسند اندازه آنها موضوعی مهم است. کوچکترین ضراتی که به سلول‌ها آسیب می‌رسانند سطح بالایی از فشار اکسیداتیو دارند که به وسیله تولید مولکول‌هایی شیمیایی مانند پراکسیدها که می‌توانند به دی.ان.ای و دیگر ساختارهای سلولی آسیب برسانند نشان داده می‌شوند.

بعضی از خطرات سلامت ناشی از استنشاق ذرات ریز و بسیار ریز، مانند آسم، سرطان ریه، و اخیرا بیماری‌های قلبی به خوبی شناخته شده است. اما شواهد نشان می‌دهد که هوای آلوده به مغز هم آسیب می‌رساند و ممکن است موجب افزایش خطر بیماری‌هایی چون آلزایمر و دیگر اشکال زوال عقل شود.

ارتباط بین آلودگی هوا و زوال عقل بحث برانگیز است و حتی طرفداران این قضیه هشدار می‌دهند که نیاز به تحقیقات بیشتری برای تایید ارتباط علت و معلولی و بررسی چگونگی وارد شدن این ذرات به مغز و اختلال در آن است. اما تعداد فزاینده‌ای از مطالعات اپیدمیولوژیک از سراسر دنیا، یافته‌های جدید از مدل‌های حیوانات و تصویربرداری از مغز انسان، و همچنین روش‌های پیچیده‌ای چون مدل‌سازی PM2.5  این زنگ خطر را مطرح می‌سازند.

در واقع، در مطالعه ایپدمویلوژیکی ۱۱ ساله که در ژورنال ترجمه روانپزشکی منتشر شد محققان گزارش داده بودند که زندگی در نواحی بالاتر از PM2.5 که دو برابر حد استاندارد سازمان حفاظت از محیط زیست است موجب بالا رفتن دو برابر خطر زوال عقل در زنان مسن می‌شود. نویسنده ارشد این پژوهش جیو چیوان چن از دانشکده کک پزشکی کالیفرنیای جنوبی در آمریکا می‌گوید، اگر این یافته‌ها را به عموم تعمیم دهیم می‌توان علت ۲۱ درصد از موارد زوال عقل را آلودگی هوا تعیین کنیم.

با این حال « این زمینه بسیار بسیار جوان است» این گفته میشل بلاک، عصب شناس دانشگاه ایندیانا آمریکا است. اما با این حال وی اعتقاد دارد که «این زمان بسیار هیجان‌انگیزی» برای مطالعه ارتباط بین آلودگی هوا و کارکرد مغز است و اگر واقعی باشد می‌تواند ابزار خوبی برای کاهش بیماری‌های آلزایمر با تلاش برای کاهش آلودگی هوا باشد. مخصوصا اینکه این بیماری ویرانگر تا کنون راه درمان کاملی برایش پیدا نشده است.

سگ‌های دیوانه در مکزیکو سیتی در اوایل سال ۲۰۰۰ میلادی اولین اشاره‌ها به اینکه آلودگی هوا می‌تواند موجب بیماری‌های عصبی شود ایجاد کردند. عصب شناسی به نام لیلان کالدرون متوجه شد که سگ‌های پیری که در نواحی شهری زندگی می‌کنند اغلب دچار گیجی می‌شوند و گاه این گیجی به حدی می‌رسد که صاحبانشان را نمی‌شناسند. زمانی که این سگ‌ها مردند، کالدرون با شکافتن و بررسی مغز آنها دریافت که مغز این سگ‌ها نسبت به سگ‌هایی که در نواحی کم آلوده‌تر زندگی می‌کردند پر از اشیای خارجی آمیلوئید پروتئین بی یا همان پلاک‌های مرتبط با بیماری آلزایمر شده است. وی در ادامه پژوهشش چنین پلاک‌های مشابهی در مغز کودکان و بزرگسالان جوان شهر میکزیکو سیتی که فوت کرده بودند پیدا کرد در این افراد نشانه‌های التهاب مثل گلیا پیش فعال و سلول‌های ایمنی مغز وجود داشت.

این لوله‌ها مخصوصا لوله‌ای که در بزرگراه ۱۱۰ شهر لس آنجلس قرار داده شده است در این میان نقش کلیدی بازی می‌کنند. در یک آزمایشگاه زیرزمینی در جنوب کالیفرنیا سیوتاس و تیمش آلاینده‌ها را با استفاده از نبولایزر بیمارستانی در هوا پخش کردند، سپس لوله‌ای از هوای کثیف را درون ققس موش‌های آزمایشگاهی که دارای ژن آمیلوئید بی انسانی مهندسی شده بود قرار دادند. موش‌های کنترل شده دیگری تحت شرایط یکسانی در همان اتاق ولی در هوای پاکیزه قرار داده شدند. بعد از یک دوره تعیین شده حدود ۲۲۰ ساعت در طی چندین هفته این تیم حیوانات جونده را کشت و مغز آنها برای بررسی نشانه‌های نورون‌ها چک کرد.

کالیب فیچ و تاد مورگان دو دانشمند علوم اعصاب دانشگاه کالیفرنیای جنوبی که روی مطالعات ترکیبی پیری و مغز کار می‌کردند  در این آزمایش مسئول تجزیه و تحلیل بودند. آنها بررسی مغز این موش‌ها دریافتند در مغز موش‌هایی که در هوای آلوده تنفس کرده بودند میکروگلیا مغزی سیلی از مولکول‌های التهابی از جمله غده نکروزیز فاکتور آ منتشر کرده بود. این مولکول‌های التهابی همان‌هایی هستند که در مغز افراد مبتلا به آلزایمر فراوان یافت می‌شود و با از دست دادن حافظه مرتبط است. این گروه همچنین در چندین گزارش اخیر بیان کرده است در موش‌هایی که در معرض هوای آلوده قرار داشتند نشانه‌های دیگری از آسیب مغزی مانند افزایش آمیلوئید بی یافت شده است.

اینکه چطور این ذرات موجود در هوا از حفره بینی موش به مغز آن می‌رود هنوز یک معما است. اما تیم پژوهشگری به رهبری گانتر آبردورستر در دانشگاه روچستر شهر نیویورک از ذرات قابل پیگیری رادیو اکتیو عنصر کربن استفاده کرده است تا نشان دهد که ذرات کوچکتر از ۲۰۰ نانومتر می‌تواند از طریق بافت ظریف حفره‌های بینی موش در امتداد نورن‌ها حرکت می‌کنند و در مخچه پشت مغز پخش و یک واکنش التهابی را تحریک می‌کنند.

این مطالعات حیوانی ممکن است برای فهمیدن انسان با معنا باشد. با این حال دانشمندان نیاز به نشان دادن ارتباط آلودگی هوا با تصویربرداری‌های مغز انسانی و نتایج حاصل از تست شناختی بسیار دقیق دارند.

آلودگی هوا
سیستم تعلیق ابری از ذرات هوای آلوده که به آئرسول تبدیل شده و به مخازن موش‌های آزمایشگاهی لوله کشی شده است.

اما این کاری آسانی نیست چون داده‌های تاریخی بلند مدت در مورد آلودگی هوا در ایران و اکثر کشورهای دنیا کمیاب است. برای پاسخ به این مشکل مطالعه‌ای مروری در سپتامبر ۲۰۱۶ روی ۱۸ مطالعه اپیدمیولوژیک از تایوان، سوئد، آمریکا، چین، آلمان و انگلستان انجام شد. در همه این مطالعه‌ها به غیر از یکی ارتباط آشکاری بین آلودگی هوا و زوال عقل مشخص بود. این بررسی مروری که در ژورنال نورو توکسیسو لوژی منتشر شد شامل تحلیل ۲۰۱۲ پرستار از ۱۹۰۰۰ پرستار بازنشسته در آمریکا بود. این تحلیل نشان داد آنهایی که بیشتر در معرض ذرات ریز بودند زودتر در تست‌های شناختی رد می‌شدند. جنیفر ویو، متخصص اپیدمیولوژی در دانشگاه بوستون آمریکا در این باره می‌گوید: افرادی که در طی ۲ سال در هوایی با ۱۰ میکروگرم ذرات اضافی در هر متر مکعب هوا تنفس می‌کردند عملکرد آنها در آزمون حافظه و توجه بسیار کم شده بود.

آلودگی هوا
دانشمندان گروهی از موش‌های را در معرض هوای آلوده و گروهی در معرض هوای پاک برای مدت چند هفته قرار دادند. سپس آنها را کشته و مغزشان را بررسی کردند.

مطالعات تصویربرداری نیز نشان می‌دهند که آلودگی به مغز انسان حمله می‌کند. با تحلیلی که در سال ۲۰۱۵ روی اسکن‌های ام‌.آر.آی مغز افراد ثبت نام شده در مطالعه قلب فریمنگهام که یک مطالعه قلب و عرقی طولانی مدت در نیوانگلند آمریکا بود پژوهشگران دریافتند افرادی که نزدیک به جاده‌های اصلی‌ای که هوایشان بیشتر از PM2.5  آلودگی دارد حجم مغزی مخی آنها کوچکتر شده است.

مدت کوتاهی پس از انتشار آن مطالعه، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی دیگر نمونه‌ای از کوچک شدن مغز گزارش داد؛ بر اساس داده‌های مانیتورینگ هوا که ۶ تا ۷ سال قبل از تصویربرداری مغزی این افراد به دست آمده بود مشخص شد ۲۴۳ زن سالمندی که در نواحی PM2.5 زندگی می‌کردند حجم کل ماده سفید یا همان تارهای عصبی مجزایی که بخش‌های مختلف مغز را به هم متصل می‌کنند حدود ۶ سانتی‌متر مکعب در هر ۳.۵ میکروگرم افزایش یافته بود. این یافته با مطالعات سلول‌های عصبی که نشان داده بود در معرض قرار گرفتن هوای PM2.5 موجب میلن می‌شود مطابقت داشت.

جایی که خطر بسیار دورتر از شفافی است. سوختن تنها چیزی است که موجب تولید PM2.5 می‌شود. حالا چه نفت و گاز باشد یا چوب و پوشش‌های گیاهی. دولت‌ها با توجه به تمایلات سیاسی‌شان کارهایی در حمایت از زدودن آلودگی از هوا انجام می‌دهند.

گری می‌گوید، با این حال، در طول سالیان گذشته مدل‌های محاسباتی جدید برای پر کردن شکاف‌های درون داده مانیتورینگ انجام شده است. در سپتامبر ۲۰۱۶، NIEHS  و موسسه ملی پیری شناسی چند مطالعه اپیدمیولوژیکی جدید راه انداخته است که از مدسازی‌ای استفاده می‌کند که رابطه بین آلودگی هوا و سلامت مغز را بررسی می‌کند. یکی از مراکز که در شهر سیاتل آمریکا قرار داد، تخمین زده است افرادی که در طول عمرشان در معرض آلودگی PM2.5 هستند احتمال بروز زوال عقل در آنها زیاد است. این گفته لیانا شیپارد متخصص آمار در دانشگاه واشنگتن آمریکا است.

شیپارد و همکارانش برای مطالعه روی منطقه سیاتل از مدلی استفاده کردند که در مطالعه قبلی آلودگی هوا و آترواسکلروز تهیه کرده بودند. او می‌گوید برای ایجاد این مدل مقدار فراوانی کارهای پشت صحنه انجام شد. آنها در ابتدا در طی بیش از یک دهه داده‌‌های مرتبط با PM2.5 و دیگر آلاینده‌ها از ۶۰۰ هزار منطقه در آمریکا را بررسی کردند. برای هر محل آنها ۸۰۰ متغیر گرافیکی متفاوت مانند فاصله تا بنادر، کارخانه‌ها، پالایشگاه‌ها، باقی‌مانده‌های نفتی، و جاده‌ها محاسبه کردند. سپس مدل‌هایشان را با استفاده از شبکه ۲۵ با ۲۵ و تخمین ارتباط PM2.5 در هر سلول شبکه متناسب کردند.

با کار روی این مدل شیپارد و همکارانش سعی در ایجاد مدل‌های تخمینی قوی‌تری برای آلودگی هوا در پیرامون شهر سیاتل دارند. برای بررسی زوال عقل در این منطقه این تیم در مطالعه‌ای ۵۰۰۰ سالمند شهر سیاتل را در طی مدت بیش از ۲۰ سال زیر نظر گرفت. نتایج بررسی‌ها نشان داد که افراد این منطقه از سن ۶۵ سالگی نشانه‌های آلزایمر در آنها دیده می‌شود. این وضعیت در ۸۵۹ فرد دیده شد. زمانی که این افراد مردند مغز بیش از ۶۰۰ تا از آنها برای آزمایشگاه‌ها برای آزمایش‌های علمی اهدا شد. پاتولوژیست‌ها مغز آنها را برای یافتن منابع غیر طبیعی پروتئین، آسیب‌های مغزی و سایر نشانه‌های استرس سلولی شکافتند. شپارد توضیح داد که این مطالعه همراه با مطالعات ژنتیکی به توضییح اینکه چگونه آلاینده‌ه‌های موجود در هوا مغز را تحت تاثیر قرار می‌دهد کمک می‌کند.

فکر می‌کنم آلودگی هوا مانند تنباکو و سیگار است که هیچ آستانه امنی برای آن وجود ندارد. کالب فینچ — دانشگاه کالیفرنیای جنوبی

برخی از افراد ممکن است حساستر از دیگران باشند. در مطالعه‌ای که در ژورنال ترجمه روانپزشیکی منتشر شد. چن و تیمش دریافته بودند زنانی که ژن APOE4  دارند خطر احتمال مبتلا به آلزایمر ناشی از آلودگی هوا به طرز فجیع‌تری در آنها بالاتر است. همچنین اخیرا فینچ شروع به بررسی ارتباط بین PM2.5 و سیگار کرده است. این دود سرشار از ذرات بسیار ریزی است که می‌تواند منجر به تولید پلاک های آمیلوئیدی و التهاب عصبی در مدل‌های موش باشد. اگرچه زمانی سیگار کشیدن مرتبط با آلزایمر دانسته نمی‌شد. مطالعات بعدی نشان داد که دود تنباکو می‌تواند عامل اصلی آلزایمر باشد. برای مثال در ۲۰۱۴ سازمان سلامت جهانی گزارشی منتشر کرد که بیش از ۱۳ درصد افراد سیگاری مبتلا به آلزایمر هستند.

آلودگی ممکن است عوارض شناختی بیشتری بر افراد فقیر داشته باشد، چون این افراد به احتمال زیاد در مناطق با بالای PM2.5 مانند نزدیکی جاده‌ها یا ایستگاه‌ها زندگی می‌کنند. جنیفر آلشیر، جامعه شناسی در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی می‌گوید، تنش مرتبط با فقر می‌تواند اثرات ذرات سمی را بیشتر کند. در مطالعه اخیرش او نشان داد افرادی که در مناطق استرس زا مانند محله‌های که در آن جرم و جنایت زیاد است زندگی می‌کنند نسبت به افرادی که در مناطق کم استرس‌تر با سطح آلودگی یکسانی زندگی می‌کنند عملکردشان در آزمون‌های شناختی بدتر است. «ما همه در یک شهر زندگی می‌کنیم و به یک مقدار در معرض آلودگی هوا هستیم، اما بعضی‌ از ما بهتر هستیم.» وقتی که دنبال کاهش اثرات منفی آلودگی هوا در شهر هستیم «ممکن است بخواهیم ابتدا روی جامعه‌ای تمرکز کنیم که بیشتر در معرض این آلودگی هستند.»

اما کسی تاثیرات مظنون به ذرات آلودگی هوا بر مغز که نیاز به تریاژ دارد را مطالعه نمی‌کند. اگر PM2.5 متهم اصلی است، دولت‌ها و سیاستگذارها باید تا آنجا که ممکن است آن را کاهش دهند. به گفته فینچ «من فکر می‌کنم آلودگی هوا مانند سیگار تنباکو و سیگار است که هیچ آستانه امنی ندارد.»

ساینس

دیدگاه‌تان را بنویسید: