О роли загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами в патогенезе хронических заболеваний легких
https://doi.org/10.18093/0869-0189-2017-27-3-404-409
Аннотация
В обзоре приведены современные литературные данные и результаты собственных исследований о влиянии загрязнения воздуха взвешенными частицами (ВЧ) на бронхолегочную систему человека в зависимости от их размера, происхождения и химического состава. Особую опасность представляют ВЧ дорожно-транспортного происхождения, содержащие металлы с переменной валентностью. Согласно результатам анализа литературных данных показано, что кратковременная экспозиция высоких концентраций мелких частиц ассоциирована с увеличением числа случаев госпитализации и смерти от хронических заболеваний легких, долговременная – с инициацией канцерогенеза легких, хронической обструктивной болезни легких, бронхиальной астмы. Основными триггерами оксидативного стресса, вызванного действием ВЧ, являются воспалительные реакции, а активные формы кислорода при этом вызывают продукцию и освобождение цитокинов из клеток (в т. ч. клеток бронхов и легких), опосредованных транскрипционными факторами. В случае оксидативного стресса изменяется проницаемость эпителиальных клеток, что в свою очередь приводит к повреждению ДНК, перекисному окислению липидов, модификации белков и другим нарушениям, способствующим возникновению хронических заболеваний легких. Формализованное описание позволяет систематизировать полученные данные и лучше понять роль загрязнения атмосферного воздуха ВЧ в патогенезе заболеваний.
Об авторах
А. Ф. Колпакова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
д. м. н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории биоинформатики Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук; тел.: (913) 521-61-02;
Россия
д. м. н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории биоинформатики Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук; тел.: (913) 521-61-02;
Р. Н. Шарипов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук;
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный университет»
Россия
инженер-программист Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук, старший преподаватель Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет»; тел.: (923) 119-35-60;
Россия
инженер-программист Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук, старший преподаватель Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет»; тел.: (923) 119-35-60;
Ф. А. Колпаков
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
к. б. н., заведующий лабораторией биоинформатики Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук; тел.: (913) 943-16-49;
Россия
к. б. н., заведующий лабораторией биоинформатики Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт вычислительных технологий» Сибирского отделения Российской академии наук; тел.: (913) 943-16-49;
Список литературы
1. Hamra G.B., Guha N., Cohen A. et al. Outdoor particulate matter exposure and lung cancer: a systematic review and meta-analysis. Environ. Health Perspect. 2014; 122 (9): 906–911. DOI: 10.1289/ehp.1408092.
2. Kumar P., Morawska L., Birmili W. et al. Ultrafine particles in cities. Environ. Int. 2014; 66: 1–10. DOI: 10.1016/j.envint.2014.01.013.
3. Веремчук Л.В., Черпак Н.А., Гвозденко Т.А., Волкова М.В. Влияние загрязнения воздушной среды на формирование уровней общей заболеваемости бронхолегочной патологии во Владивостоке. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014; 1: 4–6.
4. Веремчук Л.В., Янькова В.И., Вяткина Т.И. и др. Загрязнение атмосферы как системный процесс взаимодействия факторов окружающей среды. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015; 61 (3): 35–42.
5. Ревич Б.А., Шапошников Д.А., Авалиани С.Л. и др. Изменение качества атмосферного воздуха в Москве в 2006–2012 гг. и риски для здоровья населения. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2015; 26 (1): 91–122.
6. Falcon-Rodriguez C.I., Osornio-Vargas A.R., Sada-Ovalle I., Segura-Medina P. Aeroparticles, composition, and lung diseases. Front. Immunol. 2016; 7: 3. DOI: 10.3389/fimmu.2016.00003.
7. Samoli E., Stafoggia M., Rodopoulou S. et al. Associations between fine and coarse particles and mortality in Mediterranean cities: results from the MED-PARTICLES Project. Environ. Health Perspect. 2013; 121 (8): 932–938. DOI: 10.1289/ehp.1206124.
8. Simoni M., Baldacci S., Maio S. et al. Adverse effects of outdoor pollution in the elderly. J. Thorac. Dis. 2015; 7 (1): 34–45. DOI: 10.3978/j.issn.2072-1439.2014.12.10.
9. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2013 году» Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Доступно на: http://www.ecogosdoklad.ru/default.aspx
10. Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И. Окружающая среда и здоровье: приоритеты профилактической медицины. Гигиена и санитария. 2014; 93 (5): 5–10.
11. Ляпунова Е.В., Попова И.В., Петров Б.А., Беляков В.А. Влияние загрязненности атмосферного воздуха на распространенность основных симптомов бронхиальной астмы у детей. Гигиена и санитария. 2011; 2: 38–41.
12. Симонова И.Н., Антонюк М.В. Роль техногенного загрязнения воздушной среды в развитии бронхолегочной патологии. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015; 1 (59): 14–20.
13. Xing Y.F., Xu Y.H., Shi M.H., Lian Y.X. The impact of PM2.5 on the human respiratory system. J. Thorac. Dis. 2016; 8 (1): e69–74. DOI: 10.3978/j.issn.2072-1439.2016.01.19.
14. Franck U., Odeh S., Wiedensohler A. et al. The effect of particle size on cardio-vascular disorders – the smaller the worse. Sci. Total Environ. 2011; 409 (20): 4217–4221. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.05.049.
15. Nemmar A., Beegam S., Yuvaraju P. et al. Interaction of amorphous silica nanoparticles with erythrocytes in vitro: role of oxidative stress. Cell. Physiol. Biochem. 2014; 34 (2): 255–265. DOI: 10.1159/000362996.
16. Симонова И.Н., Вяткина Т.И. Влияние наночастиц воздушной среды на состояние бронхолегочной системы. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2013; 49: 115–120.
17. Lodovici M., Bigagli E. Oxidative stress and air pollution exposure. J. Toxicol. 2011; 2011: 487074. DOI: 10.1155/2011/487074.
18. Леванчук А.В. Загрязнение окружающей среды продуктами эксплуатационного износа автомобильно-дорожного комплекса. Гигиена и санитария. 2014; 93 (6): 17–21.
19. Sarnat S.E., Winquist A., Schauer J.J. et al. Fine particulate matter components and emergency department visits for cardiovascular and respiratory diseases in the St. Louis, Missouri-Illinois, Metropolitan Area. Environ. Health Perspect. 2015; 123 (5): 437–444. DOI: 10.1289/ehp.1307776.
20. Голохваст К.С., Христофорова Н.К., Чернышев В.В. и др. Состав суспензии выхлопных газов автомобилей. Проблемы региональной экологии. 2013; 6: 95–101.
21. Cortez-Lugo M., Ramírez-Aguilar M., Pérez-Padilla R. et al. Effect of personal exposure to PM2.5 on respiratory health in a Mexican panel of patients with COPD. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2015; 12 (9): 10635–10647. DOI: 10.3390/ijerph120910635.
22. Xu Q., Li X., Wang S. et al. Fine particulate air pollution and hospital emergency room visits for respiratory disease in urban areas in Beijing, China, in 2013. PLoS One. 2016; 11 (4): e0153099. DOI: 10.1371/journal.pone.0153099.
23. Li M.H., Fan L.C., Mao B. et al. Short-term exposure to ambient fine particulate matter increases hospitalizations and mortality in COPD: A systematic review and meta-analysis. Chest. 2016; 149 (2): 447–458. DOI: 10.1378/chest.15-0513.
24. Ni L., Chuang C.C., Zuo L. Fine particulate matter in acute exacerbation of COPD. Front. Physiol. 2015; 6: 294. DOI: 10.3389/fphys.2015.00294.
25. Wu S., Ni Y., Li H. et al. Short-term exposure to high ambient air pollution increases airway inflammation and respiratory symptoms in chronic obstructive pulmonary disease patients in Beijing, China. Environ. Int. 2016; 94: 76–82. DOI: 10.1016/j.envint.2016.05.004.
26. Adam M., Schikowski T., Carsin A.E. et al. Adult lung function and long-term air pollution exposure. ESCAPE: a multicentre cohort study and meta-analysis. Eur. Respir. J. 2015; 45 (1): 38–50. DOI: 10.1183/09031936.00130014.
27. Rice M.B., Ljungman P.L., Wilker E.H. et al. Long-term exposure to traffic emissions and fine particulate matter and lung function decline in the Framingham heart study. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2015; 191 (6): 656–664. DOI: 10.1164/rccm.201410-1875OC.
28. Wong S.L., Coates A.L., To T. Exposure to industrial air pollutant emissions and lung function in children: Canadian Health Measures Survey, 2007 to 2011. Health Rep. 2016; 27 (2): 3–9.
29. Nishimura K.K., Galanter J.M., Roth L.A. et al. Early-life air pollution and asthma risk in minority children: the GALA II and SAGE II studies. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2013; 188 (3): 309–318. DOI: 10.1164/rccm.201302-0264OC.
30. Ермаков Н.В. Медико-экономические аспекты экопрофилактики детской атопической бронхиальной астмы и других неинфекционных болезней органов дыхания и социально значимых заболеваний населения г. Москвы, обусловленных загрязнением атмосферного воздуха. Практическая пульмонология. 2014; (1): 11–14.
31. International Agency for Research on Cancer, World Health Organization. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Trichloroethylene, tetrachloroethylene, and some other chlorinated agents. Lyon, France; 2014. Vol. 106.
32. Raaschou-Nielsen O., Beelen R., Wang M. et al. Particulate matter air pollution components and risk for lung cancer. Environ. Int. 2016; 87: 66–73. DOI: 10.1016/j.envint.2015.11.007.
33. Колпакова А.Ф. Современные представления о механизме вредного действия загрязнения атмосферного воздуха на систему органов дыхания: В кн.: Колпакова А.Ф., Горбунов Н.С., Бургарт Т.В. Клинико-морфологические особенности хронической обструктивной болезни легких у мужчин. Красноярск: КрасГМУ; 2011: 38–59.
34. Колпакова А.Ф., Симкин Ю.Я., Колпаков Ф.А. Загрязнение окружающей среды и заболевания нижних дыхательных путей. Красноярск: СибГТУ; 2008.
35. Jomova K., Valko M. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease. Toxicology. 2011; 283 (2–3): 65–87. DOI: 10.1016/j.tox.2011.03.001.
36. Cachon B.F., Firmin S., Verdin A. et al. Proinflammatory effects and oxidative stress within human bronchial epithelial cells exposed to atmospheric particulate matter (PM(2.5) and PM(>2.5)) collected from Cotonou, Benin. Environ. Pollut. 2014; 185: 340–351. DOI: 10.1016/j.envpol.2013.10.026.
37. Zhou B., Liang G., Qin H. et al. p53-Dependent apoptosis induced in human bronchial epithelial (16-HBE) cells by PM(2.5) sampled from air in Guangzhou, China. Toxicol. Mech. Methods. 2014; 24 (8): 552–559.
38. Andreau K., Leroux M., Bouharrour A. Health and cellular impacts of air pollutants: from cytoprotection to cytotoxicity. Biochem. Res. Int. 2012; 2012: 493894. DOI: 10.1155/2012/493894.
39. Li R., Kou X., Geng H. et al. Mitochondrial damage: An important mechanism of ambient PM2.5 exposure-induced acute heart injury in rats. J. Hazard. Mater. 2015; 287: 392–401. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.02.006.
40. Jones M.G., Richeldi L. Air pollution and acute exacerbations of idiopathic pulmonary fibrosis: back to miasma? Eur. Respir. J. 2014; 43 (4): 956–959. DOI: 10.1183/09031936.00204213.
41. Sullivan J.P., Minna J.D., Shay J.W. Evidence for self-renewing lung cancer stem cells and their implications in tumor initiation, progression, and targeted therapy. Cancer Metastasis Rev. 2010; 29 (1): 61–72.
42. Соодаева С.К., Никитина Л.Ю., Климанов И.А. Механизмы развития оксидативного стресса под воздействием аэрополлютантов окружающей среды: потенциал средств антиоксидантной защиты. Пульмонология. 2015; 25 (6): 736–742. DOI: 10.18093/0869-0189-2015-25-6-736-742.
43. Szabo E., Mao J.T., Lam S. et al. Chemoprevention of lung cancer: Diagnosis and management of lung cancer, 3rd ed: American college of chest physicians evidence-based clinical practice guidelines. Chest. 2013; 143 (5, Suppl.): e40S–60S.
Рецензия
Для цитирования:
Колпакова А.Ф., Шарипов Р.Н., Колпаков Ф.А. О роли загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами в патогенезе хронических заболеваний легких. Пульмонология. 2017;27(3):404-409. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2017-27-3-404-409
For citation:
Kolpakova A.F., Sharipov R.N., Kolpakov F.A. About a role of particle pollution for pathogenesis of chronic lung diseases. PULMONOLOGIYA. 2017;27(3):404-409. (In Russ.) https://doi.org/10.18093/0869-0189-2017-27-3-404-409
Просмотров:
1408
Послать статью по эл. почте 