Ovlivňuje znečištěné ovzduší náš zdravotní stav?

Zpráva o životním prostředí ČR, kterou schválila vláda 11. 1. 2012, konstatuje, že ovzduší znečištěné prachovými částicemi ohrožuje polovinu obyvatel ČR a že nejhorší situace je v Moravskoslezském kraji (MSK). Znečištění ovzduší je obvykle vyjadřováno koncentracemi PM10 (prachovými částicemi < 10 μm) nebo PM2.5 (prachovými částicemi < 2,5 μm). Kvalita těchto prachových částic se mezi různými lokalitami liší podle zdrojů znečištění, které produkují různé množství organických látek, zejména karcinogenních polycyklických aromatických uhlovodíků (k‑PAU) a prokázaného lidského karcinogenu benzo[a]pyrenu (B[a]P). Tyto látky vznikají nedokonalým spalováním a jejich zdroji jsou doprava, lokální topeniště a průmyslové zdroje.

Průmyslové zdroje znečištění ovzduší jsou nejvýznamnější v Moravskoslezském kraji. Například koncentrace B[a]P jsou v MSK několikanásobně vyšší než v jiných částech ČR, v Ostravě‑Bartovicích nejvyšší v Evropské unii. Jsou srovnatelné se znečištěním v průmyslových čínských městech Guiyu, Taizhou, Tianjin.

Riziko k‑PAU je tradičně spojováno se zvýšeným výskytem nádorů (na základě studií o jejich obsahu v dehtu cigaretového kouře a vzniku karcinomu plic). Spektrum onemocnění působených k‑PAU se v průběhu posledních 20 let významně rozšířilo, protože tyto látky ovlivňují výsledky těhotenství (zvyšují výskyt IUGR – nitroděložní růstové retardace), způsobují nízkou porodní hmotnost (< 2 500 g), dále způsobují funkční nedostatečnosti, které se projeví až ve středním věku např. zvýšeným výskytem kardiovaskulárních onemocnění, snížením plodnosti mužů (zvýšením fragmentace DNA ve zralých spermiích), u dětí výrazně zvyšují respirační nemocnost (bronchitidy) a negativně ovlivňují psychický vývoj dětí (snížení IQ). I u dospělých způsobují oxidační poškození (peroxidace lipidů), a tím zvyšují riziko kardiovaskularních onemocnění, diabetu, Alzheimerovy demence.

Dle hodnocení WHO (2010) koncentrace B[a]P v ovzduší vyšší než 1 ng/m3 vyvolávají poškození DNA. Znečištění ovzduší v jednotlivých letech je ovlivňováno klimatickými podmínkami. Dlouhodobé analýzy v Prachaticích, které byly používány za kontrolní oblast pro znečištění v ovzduší v Teplicích, naznačují zvyšování koncentrací B[a]P od roku 2006, patrně používáním pevných paliv v lokálních topeništích, jako důsledek zvyšování cen energií. Prokázali jsme, že specifická situace v MSK je způsobena průmyslovými zdroji a jejich koncentrací na malém území.

Existují objektivní důvody, abychom byli přesvědčeni, že znečištění ovzduší v MSK významně ovliňuje zdravotní stav populace kraje? Hospodářský růst byl v Ostravě a Karviné spojován od roku 2000 se zvýšením koncentrací PM10. Alarmující výsledky byly pozorovány dr. Schallerovou. U dětí z Ostravy‑Radvanic/Bartovic došlo ke zvýšení prevalence asthma bronchiale z cca 10 % v roce 2001 na cca 30 % v roce 2007, kdy koncentrace B[a]P byly již 10 ng/m3/rok. Protože převažující směry větru vanou od hutí a koksáren ArcelorMittal, začali obyvatelé Ostravy‑Radvanic/ Bartovic předpokládat, že právě zvýšené koncentrace B[a]P ovlivňují nemocnost jejich dětí.

Tyto skutečnosti se staly základem přípravy „Programu Ostrava“, tvořeného projekty AIRGEN (MŽP ČR SP/1b3/8/08) a AIRTOX (MŠMT ČR 2B08005). Cílem výzkumu bylo v letech 2008 až 2011 objektivně posoudit vliv znečištěného ovzduší na populaci v MSK, zejména v Ostravě, a ověřit, zda expozice komplexní směsi látek vázaných na prachové částice (k‑PAU) i VOC (volatilní organické látky, benzen) v ovzduší skutečně ovlivňuje lidský organismus, zejména nemocnost dětí.

Výsledky výzkumu prokazují, že ve znečištěném ovzduší představují největší riziko pro lidské zdraví jemné prachové částice (PM2.5) a na ně vázané k‑PAU a B[a]P. Jejich zdrojem je na Ostravsku především těžký průmysl. Důsledkem je zvýšená nemocnost dýchacích cest dětí, zvýšený výskyt kardiovaskulárních onemocnění i ovlivnění úmrtnosti. Spoluúčast sociálních faktorů a způsobu života zde není významná, protože jde o vlivy působící i v jiných průmyslových aglomeracích. Vzhledem k dlouhodobé zátěži populace je oprávněně nezbytné předpokládat i mezigenerační přenos poškození genetického materiálu, a tím i další ovlivnění vývoje dětí.

Zdravotní stav dětí

Jedna z částí výzkumného projektu AIRGEN Zdravotní stav dětí měla za cíl porovnat incidenci akutních onemocnění horních i dolních cest dýchacích u dětí narozených a žijících v Radvanicích a Bartovicích a v jiných městských částech Ostravy, prokázat nebo vyvrátit domněnku, že v městské části Ostrava‑Radvanice/Bartovice je vyšší nemocnost předškolních dětí než v jiných částech Ostravy. K tomuto účelu byla rovněž pořízena data umožňující charakterizovat spoluúčast dalších známých faktorů na případně zjištěných rozdílech v nemocnosti dětí: genetické predispozice, kojení, expozice tabákovému kouři, způsob vytápění bytu, kouření rodičů a další. Studie proběhla v roce 2009 a 2010 a zúčastnilo se jí 10 dětských středisek z pěti obvodů Ostravy.

Metoda

Osloveni a k účasti byli vyzváni rodiče všech dětí, u příslušného dětského lékaře registrovaných a narozených v letech 2001, 2002, 2003 a 2004. Účast byla podmíněna podepsáním informovaného souhlasu s účastí, který byl v rámci posuzování celého projektu schválen Etickou komisí Ústavu experimentální medicíny AV ČR, a vyplněním mateřského dotazníku.

Matky byly požádány o vyplnění dotazníku s otázkami na délku kojení, chození dítěte do mateřské školky, počet sourozenců, počet dospělých v domácnosti, počet kuřáků v domácnosti, typ bytu, vytápění bytu, rodinný výskyt alergických onemocní, častost výskytu symptomů respiračních onemocnění dítěte, přítomnost domácích zvířat v bytě, výskyt vlhkosti či plísně v bytě a na další relevantní faktory. Obecná informace od dětského lékaře (formou dotazníku) se týkala bydliště dítěte v prvních šesti letech života, porodu, kojení, výskytu vrozených vad a chronických onemocnění, celkového zdravotního stavu dítěte, podrobnějších informací o laboratorních či jiných nálezech, výskytu alergických onemocnění včetně data prvních příznaků, výsledků alergologického vyšetření, tj. kožních testů na alergeny či stanovení specifických IgE protilátek proti domácím, pylovým a potravinovým alergenům. Výpisy z lékařské dokumentace obsahovaly pro každé dítě všechna onemocnění – včetně hospitalizací či ošetření u odborných lékařů – s diagnózou v kódu Mezinárodní klasifikace nemocí verze 10 a datem stanovení diagnózy. Registrovány byly začátky onemocnění, tj. první návštěva u lékaře či začátek hospitalizace – nikoli vyšetření kontrolní. Pro analýzu byly některé diagnózy spojeny do širších skupin. Pro děti narozené v roce 2004 nemáme vzhledem k délce trvání projektu úplné údaje o nemocnosti v 6. roce života, proto se v tomto sdělení omezujeme na nemocnost v prvních pěti letech. V osmi z deseti dětských středisek přesahovala účast dětí 90 % dětí registrovaných ve středisku. Ve dvou střediscích byla účast podstatně nižší – 69,7 a 71,1 procenta. Při analýze dat bylo ze souboru 1 888 dětí vyloučeno 92 dětí, které se nenarodily v Ostravě a rodiny se přestěhovaly do Ostravy v různém věku dítěte. Dále nebyla analyzována nemocnost u 54 dětí: u 17 dětí s porodní hmotností pod 1 500 gramů s následnými komplikacemi, u 27 dětí z důvodu závažného zdravotního postižení (vrozené vady, tumory, mozková obrna, dlouhodobá onemocnění vyžadující odbornou péči), u 5 dětí s neúplnou zdravotnickou dokumentací, u 1 dítěte dočasně umístěného v dětském domově, a u 4 dětí, kterým byla dlouhodobě profylakticky podávána antibiotika či chemoterapeutika. Po redukci zůstalo v souboru 1 742 dětí.

Zástupnou proměnnou charakterizující expozici znečištěnému ovzduší je oblast bydliště při narození a v průběhu dalších let prožitých v této oblasti. Porovnali jsme nemocnost dětí narozených a žijících ve čtyřech oblastech Ostravy: 1. oblast Ostrava Jih (O. Jih), 773 dětí, většina ze Zábřehu a Hrabůvky; 2. oblast Ostrava Východ (O. RaB+), 170 dětí, většina z Radvanic a Bartovic; 3. oblast Ostrava Centrum (O. Centrum), 352 dětí, většina z Moravské Ostravy a Přívozu; 4. oblast Ostrava Západ (O. Poruba+), 300 dětí, většina z Poruby (obr. 1). Když se dítě v první polovině kteréhokoli roku svého věku přestěhovalo do jiné oblasti Ostravy nebo mimo Ostravu, nebylo od data přestěhování dále sledováno. Proto počty dětí v jednotlivých obvodech s věkem mírně klesají.

Nemocnost dětí

Analyzovali jsme nemocnost dětí českého etnika, které se narodily a žily v Ostravě do věku 6 let. Celkem bylo pediatry stanoveno 27 368 diagnóz akutních onemocnění (počítáme‑li diagnózy onemocnění vyskytujících se s hodnotitelnou incidencí). Z celkového počtu diagnóz (včetně hospitalizací) tvořila témě polovinu (47,4 %) onemocnění horních cest dýchacích (oHCD), tj. MKN kódy J00 Zánět nosohltanu, J02 Zánět hltanu a J06 Akutní infekce horních cest dýchacích na více místech a neurčených lokalizací. Věkový průběh a incidence na 100 dětí/rok jsou uvedeny na obrázcích. Nejvyšší incidence zánětů HCD – 373 výskytů na 100 dětí v prvním roce života – byla u dětí v oblasti RaB+. V druhém roce života poklesla incidence zánětů HCD téměř o polovinu a byla podobná incidenci oHCD u dětí v Ostravě jih. Na přibližně stejné úrovni byly v obou oblastech incidence oHCD i v dalších třech letech. Výrazně nižší a velice sobě podobné byly v celém pětiletém období incidence oHCD u dětí žijících v oblastech Poruba+ a O. Centrum (obr. 2). Rovněž střevní infekční onemocnění (obr. 3), záněty plic (obr. 4) a virózy (MKN kód B34 Virové nemoci neurčené lokalizace, obr. 5) se vyskytovaly s nejvyšší incidencí u dětí v O. RaB+ v prvním roce života, poté incidence více či méně klesla, ale v celém období zůstala výrazně vyšší u dětí z O. RaB+ než u dětí z dalších tří oblastí Ostravy. Podobně výskyt angín byl nejvyšší u dětí v O. RaB+ a jejich incidence byla po celých prvních pět let věku na přibližně stejné úrovni (obr. 6). Pokud se týká životního stylu, bytových poměrů, vzdělání a věku matek a dalších proměnných, v našem souboru bydlilo v severovýchodní části Ostravy 50 % dětí v rodinných domcích, a byty (domy) 33 % dětí byly vytápěny pevnými palivy (uhlí, dřevo). Multivariantními statistickými modely bylo prokázáno, že tyto skutečnosti nemají rozhodující vliv na incidenci akutních zánětlivých onemocnění.

Alergická onemocnění

Celková prevalence bronchiálního astmatu (AB) v souboru 1 448 dětí českého etnika ve všech čtyřech oblastech Ostravy byla 14,4 %, alergické rýmy (AR) 10,9 % dětí a atopického ekzému (AE) 17,5 %. U 42 % dětí s diagnostikovaným astmatem byla do věku 5 až 6 let diagnostikována alergická rýma. Tyto dotazníkové údaje jsou založeny na diagnóze astmatu stanovené pediatrem a potvrzené v naprosté většině případů odborným vyšetřením. Téměř 90 % dětí s diagnostikovaným bronchiálním astmatem bylo v péči alergologických oddělení. U všech tří onemocnění – AB, AR i AE – byla nejvyšší prevalence u dětí žijících v O. RaB+. Tam bylo nejvyšší i procento dětí se současnou diagnózou astmatu a alergické rýmy (21 %) i astmatu s atopickým ekzémem (29 %) (tab.). Podotýkáme, že většina těchto diagnóz byla stanovena v době před rokem 2008, kdy vyústil koordinovaný mezinárodní výzkum bronchiálního astmatu u dětí k formulaci nového pohledu a doporučení k diagnostice i terapii dětského astmatu. Dle údajů SZÚ z roku 2007 je prevalence AB u dětí ve věku 5 let v ČR šest procent.

Závěry studie

Naše výsledky jednoznačně dokumentují vysokou nemocnost dětí narozených a bydlících v severovýchodní části Ostravy, většina v Radvanicích a Bartovicích. Tyto děti měly vysokou incidenci zánětů horních cest dýchacích v prvním roce života. Dále měly v každém z prvních pěti roků života v porovnání s dětmi z dalších tří oblastí vysokou incidenci střevních infekčních onemocnění, nejvyšší opět v prvním roce života. Stejná situace byla v případě výskytů zánětů plic. Rovněž incidence viróz a angín byla po celých pět let několikrát vyšší u dětí narozených a žijících v severovýchodní části Ostravy. U všech dokumentovaných onemocnění byl jejich výskyt vyšší než u stejně starých dětí narozených a žijících ve městě Teplice (naše předchozí studie provedená stejnou metodikou). Nejvyšší incidence akutních zánětlivých onemocnění v prvním roce života je pro děti narozené a žijící ve východní části Ostravy charakteristická. Vzhledem k poklesu incidence většiny onemocnění v pozdějším věku ji lze hypoteticky vysvětlit opožděním vývoje nebo dysfunkcí imunitního systému. Vysoká incidence akutních onemocnění dětí je doprovázena vysokou prevalencí alergických onemocnění. Současný výskyt astmatu s atopickým ekzémem nebo alergickou rýmou naznačuje u těchto dětí vysoké riziko vzniku permanentního bronchiálního astmatu.

Asthma bronchiale

Cílem studie bylo stanovit genovou expresi (změny v aktivitě genů) u astmatických dětí žijících ve znečištěné části Ostravy a určit možný vliv znečištěného ovzduší na vznik a vývoj astmatu. V rámci této studie byly vybrány skupiny dětí s diagnózou asthma bronchiale a kontrolní skupiny dětí z pediatrických obvodů Ostrava‑Radvanice/ Bartovice (100 astmatických a 100 kontrolních dětí) a z okresu Prachatice (100 astmatických a 100 kontrolních dětí). Ze vzorků krve dětí byly izolovány leukocyty, v nichž byly stanoveny celogenomové expresní profily využitím celogenomové sondy (čipů HumanHT‑12 BeadChip Illumina). Vybrané geny s významně zvýšenou nebo sníženou expresí byly ověřeny metodou qPCR. Byla použita unikátní čipová analýza, která umožnila sledovat změny na úrovni všech genů v organismu. Při srovnání astmatických a kontrolních dětí v Prachaticích bylo stanoveno 17 významně změněných genů, v Ostravě 9 významně změněných genů, které se však zcela lišily od spektra změněných genů v Prachaticích. Výsledky naznačují, že u astmatických dětí z Prachaticka převládá odlišný typ onemocnění než u dětí z Ostravy. U dětí z Prachaticka by se mohlo jednat o alergický typ astmatu, charakter onemocnění u ostravských dětí odpovídá spíše nealergickému typu astmatu (astma způsobené iritací) a chronické hypoxii.

Naše studie je vůbec první, kdy byl studován vliv znečištěného ovzduší u dětí s použitím celogenomových sond. Při srovnání profilů dětí z Ostravy a Prachatic byla změněna aktivita (deregulováno) 64 genů, které ovlivňují biologické procesy a metabolické dráhy. Studium deregulace genů představuje nový přístup, který nám umožní lépe pochopit, jak ovlivňuje znečištěné ovzduší zdravotní s t a v , nové poznatky umožní formulovat nové hypotézy o důsledku indukovaných změn na nemocnost dětí i nemocnost v dospělosti.

Molekulárně‑epidemiologické studie

Znečištěné ovzduší vyvolává oxidační poškození makromolekul, chromosomové aberace a změny v genové expresi. V naší práci jsme studovali koncentrace markerů oxidačního poškození (oxidaci DNA, peroxidaci lipidů) a poškození chromosomů (chromosomové aberace) u osob žijících v Praze a v silně znečištěném ostravském regionu. Dále jsme porovnávali expresi genů účastnících se bázové excizní reparace (BER) a nehomologického spojování konců DNA (NHEJ). Studie se zúčastnilo 64 osob z Prahy a 75 osob z Ostravy. Pro měření oxidačního poškození jsme použili metodu ELISA, cytogenetické parametry jsme studovali s využitím fluorescenční in situ hybridizace a genovou expresi pomocí kvantitativní PCR. Koncentrace znečišťujících látek v ovzduší (B[a]P, k‑PAU, benzen) měřené personálními monitory v lednu/únoru 2010 byly signifikantně vyšší v Ostravě než v Praze (hodnoty B[a]P byly v Ostravě 17,1 ± 16,8 ng/m3, v Praze 2,8 ± 1,9 ng/m3, p < 0,001). Navzdory tomuto zjištění nebyly mezi oběma lokalitami pozorovány žádné rozdíly v koncentracích biomarkerů oxidačního stresu, ani biomarkerů genetického poškození (DNA aduktů, chromosomových aberací FISH, mikrojader). Multivariantní analýzy ukázaly, že u osob žijících v Ostravě byla zvýšená pravděpodobnost výskytu hodnot exprese genu XRCC5 vyšších než medián. Koncentrace 8‑oxodG v moči nižší než medián byly asociovány s vyššími koncentracemi vitaminu C a E, které byly zvýšeny u osob z Ostravy. Na základě výsledků naší studie se domníváme, že přítomnost k‑PAU v ovzduší ovlivňuje expresi genu XRCC5, který pravděpodobně chrání osoby z Ostravy před zvýšením koncentrací chromosomových aberací; zvýšené koncentrace vitaminů C a E u ostravských účastníků studie přispívají k nižším koncentracím 8‑oxodG v moči těchto osob.

Jiné výsledky však byly pozorovány u skupiny našich pracovníků, kteří v lednu 2010 zajišťovali po dobu 3 týdnů odběry v Ostravě: po návratu bylo prokázáno cca 50% zvýšení frekvence mikrojadérek a chromosomových aberací FISH. Lze se proto domnívat, že u populace dlouhodobě exponované znečišťujícím látkám se vytváří určitá forma adaptace na nepříznivé prostředí. Taková adaptace však může současně znamenat celkové snížení odolnosti exponované populace, zvýšenou nemocnost „civilizačními chorobami“ a následné zkrácení střední délky života (která je u mužů v MSK o 2 roky kratší než v ČR).

Závěr

Životní prostředí, zejména ovzduší na Ostravsku, byl problém i v minulosti. Na první pohled došlo ke zlepšení. Toto zlepšení je však jen „optické“. Místo částic PM10 (prachové částice < 10 μm) jsou dominantní částice PM2.5 (prachové částice < 2,5 μm) s karcinogenními polycyklickými aromatickými uhlovodíky (k‑PAU) a s prokázaným lidským karcinogenem benzo[a]pyrenem (B[a]P). I tyto částice však podpoří vznik „smogového prostředí“ a i v obdobích bez inverze poškozují genetickou kvalitu populace a její zdravotní stav. Výzkumy v rámci „Programu Ostrava“, tvořeného projekty AIRGEN a AIRTOX, bylo prokázáno, že tomu tak skutečně je, že ovzduší na Ostravsku zhoršuje kvalitu života současné, tam trvale žijící populace, a ohrožuje biologickou kvalitu příštích generací.

Populace Ostravska představuje cca 1,24 milionu obyvatel, proto lze hovořit o celospolečenském problému. Zátěž znečištěným ovzduším je tam ve srovnání s jinými částmi ČR (po odečtení zatížení z dopravy a lokálních topenišť) způsobena převážně emisemi z průmyslu. Řešení mohou být okamžitá, krátkodobá, „krizová“, ta však jsou ve svých důsledcích převážně problematická. Není cílem zakázat výrobu, ale prosadit opatření (prodloužení odtahů zplodin, filtry, sedimentační prostory apod.) používaná již řadu let u stejných firem téhož vlastníka v jiných zemích (např. v Belgii nebo Kanadě). Aby byla řešení udržitelná, musíme vzít v úvahu kromě životního prostředí (zde ovzduší) též další základní společenské determinanty – ekonomickou a sociální tvář problému, zejména ekonomickou infrastrukturu a pracovní příležitosti. Takovéto řešení opravdu není krátkodobé, ale vyžaduje komplexní řešení, včetně optimalizačních ekonomických stimulů a legislativních opatření neumožňujících opakování současného stavu životního prostředí, respektive ovzduší kdekoli v ČR. Proto by měla být na úrovni Vlády ČR přijata koncepce rozvoje MSK do roku 2020 a do roku 2030.

Pro hodnocení vlivu znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace v MSK jsou zcela využitelné výsledky výzkumu, které byly získány v Programu Ostrava (projekty MŽP ČR a MŠMT ČR) v letech 2008 až 2011. Námi prověřené metody umožní interpretovat efektivitu opatření prováděných ke zlepšení kvality ovzduší. Zejména zda jejich realizací bude skutečně dosaženo snížení genetické zátěže populace i snížení nemocnosti dětí.

Současný důraz na monitorování ovzduší je chvályhodný, ale pouze dokumentuje důsledky a neřeší příčiny. Je smutné, že zatím získané návrhy na monitorování zdravotního stavu populace MSK zůstávají bez odezvy (MZd ČR, MŽP ČR, KÚ MSK, Magistrát města Ostravy). Z dosud získaných výsledků je zřejmé, že je to jediný způsob, jak dokladovat efektivnost v budoucnu přijímaných opatření.

Současná situace s ochranou ovzduší a nedodržováním zákonných limitů vzbuzuje neklid a mnoho otázek. Příklad „Programu Teplice“ a opatření Vlády ČR na zlepšení kvality ovzduší v pánevních okresech severních Čech z počátku devatesátých let prokazují, že investice do modernizace průmyslu i vytápění lokálními topeništi se zhodnotily nejen podstatným snížením „genetického poškození“, ale též prokazatelným snížením úmrtnosti mužů i žen ve sledovaných okresech.

Zdroj: Medical Tribune