Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ
Грязный воздух может быть связан с физическими изменениями в головном мозге, пишет WP. Масштабные исследования показали, что у людей, длительное время подвергавшихся воздействию загрязнения, наблюдалось уменьшение объема отдельных участков мозга и повышенный риск деменции.
Ариана Юнджанг Ча (Ariana Eunjung Cha)
Загрязнение окружающей среды уже давно считается одной из косвенных причин возникновения деменции. Теперь же ученые задались вопросом: а не может ли п загрязнение приводить к физическим изменениям в структуре тканей мозга?
В прошлом году ученые сделали сенсационное заявление: в изученных образцах тканей человеческого мозга были обнаружены частицы микро- и нанопластика, общее содержание которых по весу примерно сопоставимо с массой пластиковой ложки. И вот теперь, в результате более тщательного анализа специалисты заявили о гораздо более масштабной проблеме. Оказалось, что в человеческий мозг из внешней среды проникает куда более широкий спектр частиц — это и металлы, и кремнезем, и сажа, и другие загрязняющие микрочастицы.
Ученые из Центра изучения болезни Альцгеймера при Университете им. Бенджамина Раша и ряда других научных учреждений провели тщательный анализ тканей мозга 11 человек, скончавшихся в возрасте от 80 до 91 года. Выяснилось, что некоторые эндогенные частицы проникли в головной мозг настолько глубоко, что даже попали в миндалевидное тело — в отдел головного мозга, который участвует в формировании эмоций и памяти.
Благодаря этому открытию научное сообщество по-новому смогло посмотреть на проблему взаимосвязи между загрязнением воздуха и такими заболеваниями головного мозга как деменция, болезнь Паркинсона и аутизм.
На протяжении многих лет считалось, что загрязнение окружающей среды наносит вред головному мозгу лишь косвенно, запуская воспалительные процессы и прочие патологические изменения в организме. От этой точки зрения ученые по-прежнему не отказываются. Однако сейчас исследователи проверяют и другую гипотезу — о более прямом воздействии загрязнения окружающей среды на мозг.
Ученым пока не удалось выяснить, как именно загрязняющие микрочастицы попадают в головной мозг.
Специалисты стараются понять, каким образом крошечные частицы вообще попадают в мозг, а также проанализировать последствия их проникновения. Одновременно с этим, в других научных исследованиях приводятся данные о возможных изменениях структуры мозга, белков и обмена веществ, в результате воздействия загрязнения. Полученные данные помогут выявить связь между тем, каким воздухом человек дышит сегодня, и заболеваниями, которые могут проявиться спустя многие годы и даже десятилетия.
Появляется все больше и больше данных, указывающих на то, что воздействие загрязнителей может начаться еще во время беременности и накапливаться на протяжении всей жизни человека. Об том сообщил почетный профессор Школы геронтологических исследований имени Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии Кейлеб Финч. "Мы еще многого не знаем. Однако нам известно, что риск развития деменции растет пропорционально уровню загрязнения воздуха", — сказал Финч.
Эти темы становятся все более актуальными по мере того, как вместе с изменением климата меняется и качество воздуха. Более жаркий и сухой климат способствует возникновению более крупных и интенсивных лесных пожаров во многих регионах мира, в то время как засуха и деградация земель могут повышать риск наступления пыльных бурь, в результате которых огромные облака дыма, частиц почвы, минералов и другой микроскопической взвеси разносятся по городам, государствам и даже континентам.
Назовем три недавно сделанных открытия, которые помогают дополнить вышесказанное.
Уменьшение объема головного мозга
Ряд исследований, опубликованных в этом году, в которых специалисты опирались на информацию из биобанка Великобритании (обширное хранилище медицинской информации о жителях Великобритании, — прим. ИноСМИ), позволяют лучше понять, каким образом вдыхание загрязненного воздуха может приводить к физическим изменениям в тканях головного мозга.
В одном из таких исследований, опубликованном в апрельском номере журнале "Journal of Nutrition, Health and Aging", было охвачено более 400 тысяч человек; за ними велись наблюдения на протяжении почти 14 лет, при этом участники исследования подвергались воздействию загрязненного в разной степени воздуха. За это время было зафиксировано около девяти тысяч случаев деменции. У людей, наиболее подверженных воздействию микроскопических твердых частиц, размер которых составляет 2,5 микрометра (1/30 толщины человеческого волоса; эти частицы способны при вдыхании проникать в кровоток и легкие, — прим. ИноСМИ), риск развития деменции оказался на 14% выше, чем у тех, кто подвергался минимальному воздействию этих частиц. Кроме того, у первых наблюдались признаки более быстрого биологического старения организма.
Однако самое удивительное обнаружилось на снимках мозга: у тех, кто дышал более грязным воздухом, ученые зафиксировали то, что они описали как "сокращение общего объема мозга и объема отдельных его областей".
Ученые сделали тревожный вывод: оказалось, что загрязнение воздуха способно запускать механизм ускоренного старения, которое ведет к уменьшению объема мозга, и в итоге — к деменции.
Во втором исследовании, опубликованном в майском номере журнала "Environmental Pollution", рассказывалось о более детальном изучении процессов, которые могут происходить внутри человеческого мозга. Ученые почти 14 лет наблюдали за судьбой почти 270 тысяч человек и выяснили следующую закономерность: чем больше человек дышит воздухом, загрязненным микрочастицами размером 2,5 микрометра, тем сильнее меняются структуры гиппокампа — участка мозга, который играет ключевую роль в процессе обучения и формирования памяти.
Ученым удалось выявить потенциальные механизмы, лежащие в основе этих повреждений. Выяснилось, что отчасти объяснить связь между загрязнением воздуха и деменцией могут воспалительные процессы и изменения, происходящие в механизмах переработки липидов в организме. Получается, что существует еще один вероятный механизм, с помощью которого загрязненный воздух способен приводить к изменениям в мозге человека по мере старения.
Ни одно из этих исследований не доказывает, что загрязнение напрямую ведет к заболеванию. Ученые не замеряли, сколько именно грязного воздуха вдыхал каждый человек; они просто анализировали уровень загрязнения территории, прилегающей к домам, в которых проживали участники исследования, и на этом строили расчеты. Таким образом, выводы могут не отражать реальное воздействие загрязненного воздуха на каждого из участников наблюдений. Тем не менее, эти работы помогают восполнить возможные пробелы в понимании того, как именно воздействие загрязнения воздуха связано с развитием некоторых заболеваний.
Какие микрочастицы наиболее опасны?
Возникает один из самых важных вопросов: какие компоненты загрязненного воздуха наиболее опасны? Вдыхаемый воздух представляет собой не однородное вещество, а смесь разных микрочастиц, металлов, газов, химикатов; в настоящее время ученые как раз пытаются выяснить, какие из этих микрочастиц сильнее всего воздействуют на головной мозг человека.
В исследовании, опубликованном в сентябре, исследователи сравнили воздействие трех совершенно разных загрязнителей: дизельные выхлопы; пыль, собранная в районе Всемирного торгового центра (ВТЦ) и дым от сжигания древесины. Каждым из этих загрязнителей в течение пяти часов дышали подопытные мыши, после чего специалисты проанализировали те изменения, которые произошли в тканях мозга мышей.
Ученые по-настоящему удивились, когда увидели, насколько похожим оказалось воздействие на организм человека дизельных выхлопов и пыли из района ВТЦ. Несмотря на совсем разное происхождение этих частиц-загрязнителей, они воздействовали на более 1200 одних и тех же генов, включая и те, что запускают воспалительные процессы, повреждают структуру липидов в клетках и отвечают за процессинг амилоида — того самого белка, который накапливается в мозге у пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера. Древесный дым, напротив, не вызывал тех изменений, которые связаны с болезнью Альцгеймера.
Оказалось, что выхлопные газы дизельного топлива и пыль из района ВТЦ, в отличие от древесного дыма, насыщены микрочастицами металлов. Это наблюдение заставило ученых сделать предположение о том, что именно из-за присутствия металлических микрочастиц некоторые виды загрязнителей оказываются особо токсичными для тканей головного мозга.
Результаты экспериментов на мышах не всегда можно напрямую переносить на человека, да и пять часов воздействия загрязненным воздухом на мышей — это совсем не то же самое, что дышать им десятилетиями на протяжении всей жизни, как это происходит с людьми. Однако этот эксперимент подталкивает к важному выводу: для мозга важен не только объем вдыхаемого грязного воздуха, но его химический состав.
Скопления токсичных микрочастиц
В ходе одного из крупнейших исследований, посвященных изучению взаимосвязи между загрязнением воздуха и так называемой деменцией с тельцами Леви (второго по распространенности типа деменции после болезни Альцгеймера), ученые проанализировали медицинские карты 56,5 миллиона американцев за период с 2000 по 2014 год. Было установлено, что люди, проживающие в районах с более высоким содержанием в воздухе частиц размерами 2,5 микрометра, чаще госпитализировались сразу с двумя заболеваниями, для которых характерно образование токсичных скоплений: деменцией с тельцами Леви и деменцией при болезни Паркинсона.
Специалисты попытались найти объяснение этой взаимосвязи.
В опытах на мышах было установлено, что загрязненный воздух, как оказалось, приводит к неправильному сворачиванию и накоплению белка альфа-синуклеина (основного компонента телец Леви).
"Мы были крайне удивлены, обнаружив это явление", — говорит один из авторов работы профессор неврологии Сяобо Мао из Университета Джонса Хопкинса, который с января вступает в новую должность — директора Центра трансляционных исследований в области персонализированных методов лечения деменции при больнице Хьюстон Методист.
У подопытных мышей, которые дышали загрязненным воздухом, наблюдалось уменьшение объема мозга, гибель нервных клеток и снижение когнитивных способностей. Однако, когда ученые подвергли такому же воздействию грязного воздуха мышей, у которых благодаря методам генной инженерии белок альфа-синуклеин отсутствовал, то выяснилось, что у этих самых мышей бо̀льшая часть вышеперечисленных патологических повреждений практически исчезла. Сказанное позволяет предположить, что этому аномальному белку отведена ключевая роль в развитии заболевания. Таким образом, в будущем терапию можно выстроить на том, чтобы научиться как-то блокировать процессы с участием альфа-синуклеина.
Результаты исследования, опубликованные в 2025 году в журнале Science, могут пролить свет на одну из главных загадок деменции с тельцами Леви. Интересно, что у подавляющего большинства заболевших нет родственников, страдающих такой же болезнью. Это наблюдение давно наводило ученых на мысль о том, что важную роль в возникновении заболевания могут играть факторы окружающей среды.
Каким образом специалист по загрязнению окружающей среды защищает сам себя?
Интерес Мао к этой проблеме возник примерно во время Олимпийских игр 2008 года в Пекине, когда уровень загрязнения воздуха в китайской столице стал предметом озабоченности международного сообщества. Китайские власти вели учет "дней с чистым небом", ограничивали движение автотранспорта по номерам автомобильных знаков и временно закрывали заводы для того, чтобы рассеять пелену смога.
В то время Мао изучал наночастицы (частицы настолько крошечные, что их размер измеряют в миллиардных долях метра) и начал задумываться о том, что вся эта взвесь, находящаяся в воздухе, может воздействовать на организм человека.
В настоящее время Мао проживает в США. При этом многолетний опыт исследований в области загрязнения окружающей среды оказал существенное влияние на его восприятие качества вдыхаемого воздуха. Мао принимает по большому счету самые обычные меры предосторожности.
Он уделяет внимание качеству воздуха в помещении не меньше, чем загрязнению на улице. Приготовление пищи, особенно при недостаточной вентиляции, может приводить к неожиданно высокой концентрации микроскопических частиц. "Иногда приготовление пищи в помещении может быть опаснее всего остального", — заметил Мао.
Мао старается не селиться около оживленных автомагистралей, поскольку из-за машин там воздух заметно грязнее. А дома он старается регулярно менять фильтры в системе вентиляции и кондиционирования воздуха. Помимо этого, Мао соблюдает основные принципы здорового образа жизни: старается полноценно питаться, не забывает про физическую активность и старается чаще бывать на солнце.
Мао признает, что полный контроль над всеми микрокомпонентами воздушной среды невозможен.
По словам Мао, мы не можем контролировать все, что попадает в окружающий нас воздух. Однако на многое мы вполне можем повлиять. "Подобные меры профилактики могут быть весьма эффективны", — добавляет профессор Мао.
