Замърсяването на въздуха като рисков фактор за захарен диабет

Брой № 1(49) / февруари 2019, Въздухът, който дишаме

Ангел М. Джамбов, Катедра „Хигиена и екомедицина“, Факултет по обществено здраве, Медицински университет – Пловдив

 

Кореспонденция: Ас. д-р Ангел М. Джамбов, дм, Катедра „Хигиена и екомедицина“, Факултет по обществено здраве, Медицински университет – Пловдив, Бул. „Васил Априлов“ 15-А, 4002 Пловдив,

e-mail: angelleloti@gmail.com

 

 

Механизми, свързващи замърсяването на въздуха и диабета

 

Захарният диабет (diabetes mellitus, МКБ-10: E08-E13) е хроничнa болест, настъпваща, когато панкреасът не може да произвежда достатъчно инсулин или когато тялото не може да използва инсулина ефективно1. Той е нарастваща заплаха за общественото здраве, като в световен мащаб 347 милиона души имат захарен диабет (ЗД)2. Около 90% от диабетиците са със ЗД тип 21. Диабетът е свързан и със значителни икономически загуби – през 2012 г. в САЩ са направени повече от $ 306 милиарда директни и $ 69 милиарда индиректни разходи3.

 

През 2012 г. 9.6% от населението на България има ЗД, като 26.1% все още не са диагностицирани4. Тази пропорция всъщност се е увеличила от 2006 г., когато честотата е била 7.9%5. Почти 90% от всички случаи през 2012 г. се дължат на ЗД тип 2 (МКБ-10: E11). В допълнение – 3.7% имат предиабет4. Тези данни са особено тревожни, като се има предвид ниския социално-икономически стандарт в страната, проблемите пред здравеопазването и широкото разпространение на рискови фактори за ЗД тип 2 като затлъстяването, нередовната и недостатъчна физическа активност и наследствените фактори6.

 

От друга страна, обаче, начинът на живот и наследствеността не могат напълно да обяснят световната пандемия от метаболитни болести. Съвременният живот е свързан и с предизвикателни екологични условия. В последните години се натрупват все повече доказателства за връзката между замърсяването на въздуха и риска за ЗД тип 2 (патофизиологичните механизми виж Rao et al. и Li et al.)7,8. Фините прахови частици могат да предизвикат възпалителен отговор в алвеолите, което води до образуването на интерлевкини 1 и 6 (IL-1, IL-6), тумор некротичен фактор алфа (TNFα), С-реактивен протеин (CRP) и др., които проникват в системното кръвообращение. Самите прахови наночастици и разтворимите им компоненти също могат директно да преминат в кръвния ток през белия дроб и да причинят системна възпалителна реакция в организма. Получава се дисбаланс между образуването на реактивни кислородни и азотни радикали и неутрализацията им от антиоксидантите. Вече генерираните възпалителни медиатори на свой ред допринасят за повишаването на оксидативния стрес. Има данни за повишени нива на CRP при експозиция на замърсен въздух, както и за директно повлияване на имунните клетки и повишена секреция на проинфламаторни цитокини и хемокини; образуваните радикали увреждат бета-клетките на панкреаса посредством нарушена хомеостаза на ендоплазмения ретикулум (ендоплазматичен стрес), което отключва процес на апоптоза. Възпалителните промени в мастната тъкан, от своя страна, могат да стимулират експресията на гени, отговорни за липогенезата, и да увеличат обема на адипоцитите. Експерименти с животни показват увреждане на инсулиновата резистентност на ниво черен дроб, метаболитна дисфункция на въглехидратния метаболизъм, повишено отлагане на липиди. Епидемиологични проучвания показват и асоциация със степента на инсулинова резистентност (HOMA-индекс) при деца и възрастни9,10.

 

Респирабилната фракция на вдишаните частици може индиректно да стимулира симпатиковия дял на вегетативната нервна система чрез активация на аферентните автономни белодробни рефлекси. Също така, праховите частици могат да проникнат в централната нервна система директно през олфакторния апарат и да провокират възпалителна реакция в хипоталамуса, активирайки стресовите оси в организма, като така по невро-ендокринен механизъм се повишава отделянето на стресови хормони, които също допринасят за влошен въглехидратен метаболизъм.

 

В допълнение към този биомедицински модел, от гледна точка на медицинската социология, замърсяването на въздуха може да допринесе за развитието на ЗД индиректно, превръщайки жилищната среда в непривлекателно място за прекарване свободното време навън, придвижване пеша и спорт на открито, което на свой ред предразполага към заседнал начин на живот и затлъстяване; когнитивният стрес, причинен от усещането на човек, че ежедневно диша опасен за здравето въздух, може да провокира усещане за безпомощност и липса на контрол върху замърсяването на въздуха – стресови реакции, които също биха могли да доведат до хипергликемия11.

 

Епидемиологични данни за връзката на замърсяването на въздуха с диабета

 

Близо 40% от проучванията, изследващи рисковите фактори за ЗД в жилищната среда, касаят замърсяването на въздуха, главно замърсителя фини прахови частици (ФПЧ) с диаметър под 2.5 микрометра12. В последните години бяха публикувани няколко систематични обзора с метаанализ по проблема. Както е известно, в доказателствено-базираната медицина метаанализите имат най-високо ниво на доказателствена стойност, тъй като обединяват данните от множество първични проучвания, като така резултатите добиват много поголяма тежест13. Например, метаанализ на осем проучвания, включващи общо 160 хиляди участници, показва, че онези, които живеят на разстояние, по-малко от 100 метра от основна пътна артерия (главен път), имат 1.12 (95% CI: 1.03 – 1.22) повишен риск от ЗД тип 214. В своя метаанализ Eze et al. намират около 10% повишен риск за диабет при всеки 10 μg/m3 повишаване на ФПЧ15. Освен рисков фактор за възникване на ЗД при здрави лица замърсяването на въздуха може да засили прогресията на болестт а при диабетици. Според различни автори, при тях експозицията на замърсен въздух е свързана с повишени нива на гликирания хемоглобин, повишен риск от хоспитализация и смъртност16,17. Наскоро широко отразени в медиите данни показаха, че през 2016 г. в глобален мащаб замърсяването с ФПЧ, дори и при сравнително ниски нива, може да се свърже с 3.2 милиона нови случаи и 206 105 смъртни случая от ЗД18.

 

Необходимо е да се проведат задълбочени епидемиологични проучвания и в България, където наблюдаваният ефект може съществено да се различава от този в други държави, тъй като различията в нивата и разпределението на замърсителите (зависещи от разликите в източниците им и формата на градската среда), заболеваемостта и начина на живот могат да повлияят характера на асоциацията между замърсяването на въздуха и ЗД. До момента обаче в страната е проведено само едно проучване по този проблем19. В извадка от 513 жители на гр. Пловдив наблюдавахме връзка на експозицията на ФПЧ 25.0 – 66.8 μg/m3 и бензо-алфа-пирен 6.0 – 14.02 ng/m3 и обитаването на улица с интензивен трафик с незначимо повишено съотношение на шансовете за ЗД – съответно, OR = 1.32(95% CI: 0.28, 6.24), OR = 1.76 (95% CI: 0.52, 5.98) и OR = 1.40 (95% CI: 0.48, 4.07). Следва обаче да се отбележи, че ефектите в това проучване вероятно бяха подценени поради методологически причини – извадката беше сравнително малка и с ниска честота на ЗД, не беше популационно-базирана и представителна, диагнозата ЗД беше самодекларирана от участниците, а оценката на експозицията беше несъвършена поради липсата на прецизен модел на замърсяването на въздуха. Тъкмо оценката на експозицията е едно от предизвикателствата в големи полеви проучвания от този вид, тъй като е практически невъзможно да са направят класически измервания при жилището на всеки един от стотиците участници. Създадени са алтернативни методи за изчисляването на нивото на атмосферни замърсители чрез комбинация от малък брой калибрационни измервания в ключови точки и алгоритми на компютърно моделиране20.

 

Съчетано влияние на замърсяването на въздуха с други фактори на градската среда

 

В епидемиологичните проучвания често се налага ефектът на замърсяването на въздуха да се разграничи от този на шумовото замърсяване, тъй като двете често имат общ източник (трафика) и нивата им са свързани. В зависимост от метода за оценка на експозицията, характеристиките на трафикопотока, метеорологията и застрояването на населеното място, корелацията между двете може да варира от нищожна до значима (0.05 – 0.74)21. Шумът играе ролята на стресор за организма, което води до повишаване нивото на кортизола, което на свой ред може да инхибира инсулиновата секреция от β-клетките на панкреаса и периферната инсулинова чувствителност. В допълнение, нарушаването на съня в дългосрочен план повишава кръвната глюкоза на гладно, модулира апетита (чрез модулация отделянето на лептин и грелин) и води до дисрегулация на метаболитните и ендокринни функции22. Ето защо не е изненадващо, че за всеки 5 dB повишаване на самолетния шум при жилището на човек шансовете за диабет нарастват със 17% (95% CI: 6%, 29%), а на автомобилния шум със 7% (95% CI: 2%, 12%)23.

 

Друг пространствено корелиран със замърсяването на въздуха фактор е озеленяването на градската среда. Растенията, основно дърветата, могат да захващат и филтрират множество фракции като тропосферния озон, серния диоксид, азотните оксиди и праховите частици. Дърветата отлагат много ефективно праховите частици под 10 μm. Покрай улици тип „каньон“, обаче, крайпътните дървета могат да действат като „чадър“, задържайки токсичните газове близо до пътя. Самите дървета също могат да са източник на вредни вещества – тополата и дъбът отделят голямо количество изопрен и допринасят за формирането на атмосферен озон; иглолистните дървета, брезата и конският кестен отделят монотерпени и сесквитерпени, като така допринасят за формирането на прахови частици; а отсъствието на емисии на азотен диоксид, който да захваща озона чрез атмосферни реакции, води до повишените концентрации на озон в зелените площи24. От друга страна, метаанализ на проучвания върху близо 500 хиляди участници показва, че животът в по-озеленен квартал се свързва с 28% (95% CI: -39%, -15%) понижено съотношение на шансовете за ЗД тип 225.

 

Други, макар и по-малко проучвани фактори, които могат да предопределят ежедневните избори на начин на живот, и оттам затлъстяването и ЗД, са например разстоянието/достъпа до магазини, където се продават здравословни храни (т. нар. хранителна среда), пригодностт а на градската среда за придвижване пеша (разстояния, интензивност на трафика, безопасност, естетика на средата) и физическа активност(вело-алеи, спортни площадки, спортни зали)12. Проучването на съчетаното действие и взаимодействие на тези фактори може да даде по-пълна представа за реалния ефект на замърсения въздух върху ЗД, както и за градоустройствените решения, които биха могли да тушират този ефект.

 

Насоки за бъдещи изследвания

 

Следва да се има предвид, че доказателствата по проблема замърсяване на въздуха – диабет не са безспорни, което е характерна особеност на епидемиологичната наука. Това обаче не означава, че до натрупването на неоспорима база данни заинтересованите страни трябва да бездействат. Отговорността се пада както на държавата и местните власти, от които зависи разработването и прилагането на политики по околната среда за ограничаване на източниците на замърсяване, така и на медицинската общност. Големите общини разполагат с изготвени дисперсионни модели на разпределението на основните замърсители, които биха могли да се използват за научни цели. Алтернатива са постоянните станции за мониторинг на качеството на въздуха, но поради малкия им брой дори в големите градове, пространствената резолюция на данните от тях е много ниска, което пречи на детайлното определяне на експозицията на близко разположени жилищни адреси. Необходимо е изграждането на гъста мрежа от подобни станции, които биха могли да се използват за установяване на зависимостите експозиция – ефект между нивото на замърсяване около жилището и риска от диабет. Също така, това ще позволи да се установи зависимост между интензивността на замърсяването в различни дни и броя на диабетиците, хоспитализирани поради различни усложнения. Ако данните от регистъра на пациентите със ЗД се свържат с адреса на жилището им, би могло да се проследи и отражението на замърсяването върху контрола и прогресията на болестта.

 

Активното въвличане на клиничните специалисти е ключово за ефективната превенцията на здравните последици чрез повишаване осведомеността на пациентите им, особено на онези с подлежащо хронично заболяване. Съществуват известни мерки за намаляване на персоналната експозиция и туширане ефектите на замърсяването, с които пациентите следва да бъдат запознати – например, кога да ограничават времето, прекарвано навън, кога да проветряват дома си, как да използват филтри за пречистване на въздуха в жилищата и респираторни маски навън, оптимален прием на антиоксиданти за частично неутрализиране на оксидативния стрес и др.26. Лекарите са основен елемент и при провеждането на епидемиологични проучвания в нашата страна. Подобни инициативи налагат тясно сътрудничество между специалистите по обществено здраве, клиницистите и местните власти. Необходимо е разширяване на познанията на лекарите в областта на епидемиологията на околната среда и медицинската география, за да осъществяват успешна изследователска дейност, като крайната цел е да се изведат валидни за България количествени зависимости за риска от ЗД според нивото на замърсяване на въздуха, а те на свой ред да послужат за определяне на социално-икономическите загуби (по стандартизирана методика на Световната здравна организация) и оценка на обществено-здравната ефективност на различни интервенции за намаляване на замърсяването.

 

Послания за клиничната практика

 

· Активното въвличане на клиничните специалисти е ключово за ефективната превенция на здравните последици от замърсяването на въздуха чрез повишаване осведомеността на пациентите им, особено на онези с подлежащо хронично заболяване.

 

· Лекарите са основен елемент и при провеждането на епидемиологични проучвания. Подобни инициативи налагат тясно сътрудничество между специалистите по обществено здраве, клиницистите и местните власти.

 

· Необходимо е разширяване на познанията на лекарите в областта на епидемиологията на околната среда и медицинската география.

 

Литература:

 

1. WHO. Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: Diagnosis and classification of diabetes mellitus. Geneva, World Health Organization; 1999 (WHO/NCD/NCS/99.2).

 

2. Danaei G, Finucane MM, Lu Y, et al. National, regional, an global trends in fasting plasma glucose and diabetes prevalence since 1980: systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 370 country-yearsand 2.7 million participants. Lancet 2011; 378:31-40.

 

3. American Diabetes Association. Economic costs of diabetes in the U.S. in 2012. Diabetes Care 2013; 36:1033-46.

 

4. Борисова А-М, Шинков А, Влахов Й, и съавт. Разпространение на захарния диабет и преддиабет в България днес. Ендокринология. 2012; 4:182-192.

 

5. Borissova AM, Shinkov A, Kovatcheva R, et al. Changes in the prevalence of diabetes mellitus in Bulgaria (2006-2012). Clin Med Insights Endocrinol Diabetes. 2015; 8:41-45

 

6. Василевски Н, Цолова Г, Димитров П, и съавт. Изследване на факторите на риска за хронични неинфекциозни болести сред население на възраст 25-64 г. в зоните на програма СИНДИ, 2007. Българско списание за обществено здраве. 2010;2(3): 3-34.

 

7. Rao X, Montresor-Lopez J, Puett R, et al. Ambient air pollution: an emerging risk factor for diabetes mellitus. Curr Diab Rep. 2015; 15(6):603.

 

8. LiT-G, Yang B-Y, FanS-J, et al. Outdoor Air Pollution and Arterial Hypertension. In: Art is AS (Ed.). Blood Pressure – From Bench to Bed. Intech Open 2018, pp. 19-41.

 

9. Thiering E, Cyrys J, Kratzsch J, et al. Long-term exposure to traffic-related air pollution and insulin resistance in children: Results from the GINI plus and LISA plus birth cohorts. Diabetologia. 2013; 56(8):1696–704.

 

10. Kim JH, Hong YC. GSTM1, GSTT1, and GSTP1 polymorphisms and associations between air pollutants and markers of insulin resistance in elderly Koreans. Environ Health Perspect. 2012; 120(10):1378–84.

 

11. Dzhambov AM. Ambient air pollution and diabetes in China. Lancet Planet Health. 2018; 2(2):e52-e53. doi: 10.1016/S2542-5196(18)30002-0.

 

12. Dendup T, Feng X, Clingan S, et al. Environmental risk factors for developing type 2 diabetes mellitus: a systematic review. Int J Environ Res Public Health 2018; 15: 78.

 

13. Higgins JPT, Green S (editors). Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions Version 5.1.0 [updated March 2011]. The Cochrane Collaboration, 2011. Available from www.handbook.cochrane.org.

 

14. Zhao Z, Lin F, Wang B, et al. Residential Proximity to Major Roadways and Risk of Type 2 Diabetes Mellitus: A Meta-Analysis. Int J Env Res Public Health. 2017; 14(1):3.

 

15. Eze IC, Hemkens LG, Bucher HC, et al. Association between ambient air pollution and diabetes mellitus in Europe and North America: systematic review and metaanalysis. Environ Health Perspect. 2015; 123(5):381-9.

 

16. Tamayo T, Rathmann W, Kramer U, et al. Is particle pollution in outdoor air associated with metabolic controlin type 2 diabetes? PloS One. 2014;9(3): e91639.

 

17. Zanobetti A, Dominici F, Wang Y, et al. A national case crossover analysis of theshort-term effect of PM2.5 on hospitalizations and mortality in subjects with diabetes and neurological disorders. Environ Health. 2014; 13(1):38.

 

18. Bowe B, Xie Y, Li T, et al. The 2016 global and national burden of diabetes mellitus attributable to PM2·5 airpollution. Lancet Planet Health. 2018; 2(7):e301-e312. doi: 10.1016/S2542-5196(18)30140-2

 

19. Dzhambov AM, Dimitrova DD. Exposures to roadtraffic, noise, and airpollution as risk factors for type 2 diabetes: A feasibility study in Bulgaria. Noise Health. 2016; 18(82):133-42.

 

20. Jerrett M, Arain A, Kanaroglou P, Becet al. A review and evaluation of intra urban air pollution exposure models. J ExpoAnal Environ Epidemiol. 2005;15(2):185-204

 

21. Khan J, Ketzel M, Kakosimos K, et al. Roadtraffic air and noise pollution exposure assessment – A review of tools  and techniques. Sci Total Environ. 2018; 634:661-676.

 

22. Джамбов АМ. Шумовото замърсяване от автомобилен трафик – рисков фактор за някои сърдечно-съдови и метаболитни заболявания сред пълнолетното население [Дисертация]. Медицински университет – Пловдив, 2017.

 

23. Zare Sakhvidi MJ, Zare Sakhvidi F, Mehrparvar AH, et al. Association between noise exposure and diabetes: A systematic review and meta-analysis. Environ Res. 2018; 166:647-657.

 

24. Markevych I, Schoierer J, Hartig T, et al. Exploring pathways linking greenspace to health: Theoretical and methodological guidance. Environ Res. 2017; 158:301-317.

 

25. Twohig-Bennett C, Jones A. The health benefits of the great outdoors: A systematic review and meta-analysis of greenspace exposure and health outcomes. Environ Res. 2018; 166:628-637.

 

26. Laumbach R, Meng Q, Kipen H. What can individuals do to reduce personal healthrisks from airpollution? J Thorac Dis. 2015; 7(1):96-107.


 

Вашият коментар