Archiwum autora
Zanieczyszczenie powietrza a COVID-19
Redaktor: Krystian Lurka
Data: 08.11.2022
Źródło: Biuletyn Wielkopolskiej Izby Lekarskiej/Piotr Rzymski
– Nadeszła jesień, a wraz z nią niepewność, jak przebiegać będzie kolejna fala infekcji SARS-CoV-2. Wiemy natomiast, że nadejście chłodniejszych dni i rozpoczęcie sezonu grzewczego przekłada się w Polsce na wzrost zanieczyszczenia powietrza. Może to mieć istotny wpływ na ciężkość przebiegu COVID-19 – wyjaśnia dr hab. Piotr Rzymski.
Artykuł dr. hab. Piotra Rzymskiego z Zakładu Medycyny Środowiskowej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu:
Związki pomiędzy zapadalnością na wybrane choroby zakaźne dróg oddechowych, np. związane z infekcjami wirusem RS czy rinowirusami, były przedmiotem analiz epidemiologicznych jeszcze przed pandemią COVID-19. Inspiracją dla nich był dowiedziony eksperymentalnie szkodliwy wpływ zarówno gazowych, jak i pyłowych komponentów zanieczyszczenia powietrza na działanie układu oddechowego i odporności. Z jednej strony powodują one uszkodzenia tkanki nabłonkowej, a z drugiej mogą modyfikować funkcje komórek immunologicznych, takich jak makrofagi, neutrofile, limfocyty i komórki dendrytyczne, a także sprzyjać zjawisku stresu oksydacyjnego oraz aktywować kaskadę prozapalną, chociażby poprzez indukcję jądrowego czynnika transkrypcyjnego NF-κB i stymulowanie uwalniania cytokin prozapalnych. W ten sposób zanieczyszczenia powietrza mogą nie tylko zwiększać podatność na infekcje układu oddechowego, ale też sprzyjać cięższemu ich przebiegowi na skutek nadmiernego pobudzenia nieswoistej odpowiedzi immunologicznej.
Wszystko to jest szczególnie istotne w przypadku regionów o złej jakości powietrza. A ta w Polsce, jak wynika z ostatniej analizy Europejskiej Agencji Środowiska, jest najgorsza w całej Unii Europejskiej. Szczególne znaczenie w kontekście chorób zakaźnych dróg oddechowych mają zanieczyszczenia pyłowe, a zwłaszcza cząstki o niedużej średnicy, nieprzekraczającej 10 μm (PM10). Najbardziej niebezpieczna jest frakcja pyłu, którego średnica nie przekracza 2,5 μm (PM2.5), gdyż z łatwością może przedostawać się do dolnych dróg oddechowych, sprzyjać ich podrażnieniu i działać prozapalnie. A warto jeszcze dodać, że pomimo niewielkich rozmiarów cząstki te charakteryzują się dużą powierzchnią aktywną, więc z łatwością mogą adsorbować toksyczne związki chemiczne (np. sole kadmu, ołowiu, arsenu) i stawać się dla nich wektorem. Narażenie na ponadnormatywne poziomy PM10 i PM2.5 sprzyja niewydolności oddechowej, chorobie niedokrwiennej serca, chorobom układu kostnego, zwiększa ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2 i powikłań ciąży. Najważniejszym źródłem zanieczyszczeń pyłowych w Polsce są procesy spalania węgla, drewna oraz ich pochodnych w sektorze komunalnym na potrzeby ogrzania domów, stąd wynika charakterystyczna dynamika ich emisji w ciągu roku, z istotnym wzrostem w okresie grzewczym. Podobnie jak w przypadku benzo(a)pirenu – B(a)P, który należy do wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i jest sklasyfikowany jako kancerogen grupy 1. Narażenie na B(a)P sprzyja również upośledzeniu układu nerwowego i wadom rozwojowym płodu. Polska charakteryzuje się najwyższymi jego stężeniami w powietrzu w całej Unii Europejskiej.
Niewątpliwie w czasie pandemii odnotowano spadki emisji poszczególnych zanieczyszczeń powietrza, ale głównie dotyczyło to emisji związków gazowych, takich jak tlenki azotu, które pochodzą z transportu. Było to rezultatem ograniczonej mobilności społecznej, zwłaszcza w okresie lockdownów. Co prawda w 2020 r. w Polsce zaobserwowano również spadki emisji pyłu i B(a)P, ale była to raczej konsekwencja wyższych temperatur powietrza i mniejszej konieczności spalania paliw na cele grzewcze. Sytuacja i tak była daleka od satysfakcjonującej, skoro niemal 75 proc. stacji monitorujących jakość powietrza w kraju odnotowało w 2020 r. przekroczenia dopuszczalnego poziomu B(a)P.
Czy zatem narażenie na zanieczyszczenia powietrza mogło mieć wpływ na ciężkość przebiegu COVID-19 w naszym kraju? To pytanie, na które odpowiedzi postanowiliśmy poszukać w ramach badań prowadzonych przez Zakład Medycyny Środowiskowej we współpracy ze specjalistami chorób zakaźnych. W tym celu wykorzystaliśmy dane kliniczne pacjentów hospitalizowanych z powodu COVID-19, które zostały zgromadzone w bazie SARSTer prowadzonej przez Polskie Towarzystwo Epidemiologów i Lekarzy Chorób Zakaźnych. Dla każdego pacjenta – zarówno dorosłego, jak i dzieci – lokalizowaliśmy stacje pomiarowe jakości powietrza w zamieszkiwanym przez niego obszarze i obliczaliśmy, jaki był średni i maksymalny poziom pyłu PM2.5 i B(a)P w tygodniu poprzedzającym hospitalizację. Zdecydowaliśmy się wybrać właśnie ten okres, gdyż z badań eksperymentalnych z udziałem ludzi i zwierząt wynikało, że nawet krótkoterminowa ekspozycja na PM2.5 i B(a)P może sprzyjać zmianom w układzie oddechowym i immunologicznym o znaczeniu dla ciężkości przebiegu infekcji SARS-CoV-2, a także dlatego, iż tydzień poprzedzający hospitalizację reprezentować miał czas progresji infekcji SARS-CoV-2 od fazy inkubacji do fazy objawowej, czyli czasu, w którym nieswoista odpowiedź immunologiczna stanowi podstawową linię obrony przeciwwirusowej, a jej zaburzenia mogą sprzyjać progresji do cięższej postaci.
Z naszych obserwacji wynika, iż dorośli, którzy na tydzień przed hospitalizacją narażeni byli na podwyższone poziomy PM2.5 (>20 μg/m3) i B(a)P (>1 ng/m3), częściej niż osoby nienarażone prezentowali objawy oddechowe, takie jak kaszel i duszność. Narażenie na B(a)P wiązało się również z większym ryzykiem wystąpienia stanu hiperzapalnego związanego z bardzo wysokimi poziomami białka C-reaktywnego (>200 mg/L), interleukiny 6 (>100 pg/ml), prokalcytoniny i podwyższonej (0,25 ng/ml) liczby białych krwinek (11 × 103/μL) w momencie przyjęcia do szpitala. Stanem hiperzapalnym istotnie częściej charakteryzowali się również ci z dorosłych pacjentów, którzy narażeni byli na bardzo wysokie poziomy PM2.5 w tygodniu poprzedzającym hospitalizację. Ekspozycja na przekraczające normy stężenia zarówno PM2.5, jak i B(a)P wiązała się z niemal dwukrotnie wyższym ryzykiem wystąpienia niskiej saturacji krwi (<90 proc.) i koniecznością stosowania tlenoterapii. Co istotne, w grupie pacjentów narażonych na maksymalne poziomy obu zanieczyszczeń przekraczających normy zaobserwowaliśmy wzrost ryzyka zgonu z powodu COVID-19.
Zanieczyszczenia powietrza nie pozostawały również bez związku z przebiegiem COVID-19 wśród dzieci. Narażenie na ponadnormatywne poziomy B(a)P wiązało się z istotnie podwyższonym ryzykiem wystąpienia objawów oddechowych. Szczególnie wrażliwe wydawały się dzieci młodsze, poniżej 12. roku życia. Oprócz wyższej częstości kaszlu i duszności częściej w przebiegu COVID-19 występowała u nich gorączka, gdy w tygodniu poprzedzającym hospitalizację poziomy zanieczyszczeń w zamieszkiwanym przez nie regionie przekraczały dopuszczalne normy. Podobnie jak u dorosłych narażenie na B(a)P wiązało się u dzieci, zwłaszcza młodszych, z występowaniem podwyższonych poziomów wszystkich branych pod uwagę markerów stanu zapalnego – CRP >10 mg/L, prokalcytoniny >0,1 ng/ml, IL-6 >37 pg/ml, oraz liczby białych krwinek >11 × 103/μL. Trzykrotnie wyższe było również ryzyko wystąpienia saturacji <90 proc. Dzieci narażone na ponadnormatywne stężenia B(a)P wymagały dłuższej hospitalizacji.
Wyniki przeprowadzonych badań, opublikowane na łamach czasopism „Environmental Pollution” i „Ecotoxicology and Environmental Safety”, dowodzą, iż narażenie na ponadnormatywne poziomy zanieczyszczeń powietrza, a w szczególności B(a)P, może sprzyjać cięższemu przebiegowi COVID- 19 i zgonom wśród dorosłych pacjentów z grup ryzyka, bo to właśnie oni przede wszystkim wymagają hospitalizacji w przypadku infekcji. Co więcej, wrażliwe pod tym względem są również osoby nieletnie, zwłaszcza do 12. roku życia. Narażenie na ponadnormatywne poziomy zanieczyszczeń powietrza sprzyja w tej grupie objawowości COVID-19, stanom zapalnych i wydłuża czas pobytu w szpitalu. Nie ulega wątpliwości, że ochrona jakości powietrza powinna być integralną częścią zdrowia publicznego nie tylko w odniesieniu do prewencji zdarzeń sercowo-naczyniowych czy chorób nowotworowych. Pandemia COVID-19 uwydatnia silne związki pomiędzy zanieczyszczeniami powietrza a zapadalnością i przebiegiem chorób zakaźnych układu oddechowego. Im szybciej decydenci zaczną mówić w otwarty sposób o złej jakości powietrza w naszym kraju, zamiast zamiatać problem pod dywan, tym lepiej dla zdrowia – naszego i następnych pokoleń.
Tekst opublikowano w Biuletynie Wielkopolskiej Izby Lekarskiej 10/2022.
Przeczytaj także: „Prof. Piotr Rzymski o tym, czy zbliżamy się do końca pandemii” i „Szczepienia przeciw COVID-19 – co dzięki nim udało się osiągnąć?”.
Związki pomiędzy zapadalnością na wybrane choroby zakaźne dróg oddechowych, np. związane z infekcjami wirusem RS czy rinowirusami, były przedmiotem analiz epidemiologicznych jeszcze przed pandemią COVID-19. Inspiracją dla nich był dowiedziony eksperymentalnie szkodliwy wpływ zarówno gazowych, jak i pyłowych komponentów zanieczyszczenia powietrza na działanie układu oddechowego i odporności. Z jednej strony powodują one uszkodzenia tkanki nabłonkowej, a z drugiej mogą modyfikować funkcje komórek immunologicznych, takich jak makrofagi, neutrofile, limfocyty i komórki dendrytyczne, a także sprzyjać zjawisku stresu oksydacyjnego oraz aktywować kaskadę prozapalną, chociażby poprzez indukcję jądrowego czynnika transkrypcyjnego NF-κB i stymulowanie uwalniania cytokin prozapalnych. W ten sposób zanieczyszczenia powietrza mogą nie tylko zwiększać podatność na infekcje układu oddechowego, ale też sprzyjać cięższemu ich przebiegowi na skutek nadmiernego pobudzenia nieswoistej odpowiedzi immunologicznej.
Wszystko to jest szczególnie istotne w przypadku regionów o złej jakości powietrza. A ta w Polsce, jak wynika z ostatniej analizy Europejskiej Agencji Środowiska, jest najgorsza w całej Unii Europejskiej. Szczególne znaczenie w kontekście chorób zakaźnych dróg oddechowych mają zanieczyszczenia pyłowe, a zwłaszcza cząstki o niedużej średnicy, nieprzekraczającej 10 μm (PM10). Najbardziej niebezpieczna jest frakcja pyłu, którego średnica nie przekracza 2,5 μm (PM2.5), gdyż z łatwością może przedostawać się do dolnych dróg oddechowych, sprzyjać ich podrażnieniu i działać prozapalnie. A warto jeszcze dodać, że pomimo niewielkich rozmiarów cząstki te charakteryzują się dużą powierzchnią aktywną, więc z łatwością mogą adsorbować toksyczne związki chemiczne (np. sole kadmu, ołowiu, arsenu) i stawać się dla nich wektorem. Narażenie na ponadnormatywne poziomy PM10 i PM2.5 sprzyja niewydolności oddechowej, chorobie niedokrwiennej serca, chorobom układu kostnego, zwiększa ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2 i powikłań ciąży. Najważniejszym źródłem zanieczyszczeń pyłowych w Polsce są procesy spalania węgla, drewna oraz ich pochodnych w sektorze komunalnym na potrzeby ogrzania domów, stąd wynika charakterystyczna dynamika ich emisji w ciągu roku, z istotnym wzrostem w okresie grzewczym. Podobnie jak w przypadku benzo(a)pirenu – B(a)P, który należy do wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i jest sklasyfikowany jako kancerogen grupy 1. Narażenie na B(a)P sprzyja również upośledzeniu układu nerwowego i wadom rozwojowym płodu. Polska charakteryzuje się najwyższymi jego stężeniami w powietrzu w całej Unii Europejskiej.
Niewątpliwie w czasie pandemii odnotowano spadki emisji poszczególnych zanieczyszczeń powietrza, ale głównie dotyczyło to emisji związków gazowych, takich jak tlenki azotu, które pochodzą z transportu. Było to rezultatem ograniczonej mobilności społecznej, zwłaszcza w okresie lockdownów. Co prawda w 2020 r. w Polsce zaobserwowano również spadki emisji pyłu i B(a)P, ale była to raczej konsekwencja wyższych temperatur powietrza i mniejszej konieczności spalania paliw na cele grzewcze. Sytuacja i tak była daleka od satysfakcjonującej, skoro niemal 75 proc. stacji monitorujących jakość powietrza w kraju odnotowało w 2020 r. przekroczenia dopuszczalnego poziomu B(a)P.
Czy zatem narażenie na zanieczyszczenia powietrza mogło mieć wpływ na ciężkość przebiegu COVID-19 w naszym kraju? To pytanie, na które odpowiedzi postanowiliśmy poszukać w ramach badań prowadzonych przez Zakład Medycyny Środowiskowej we współpracy ze specjalistami chorób zakaźnych. W tym celu wykorzystaliśmy dane kliniczne pacjentów hospitalizowanych z powodu COVID-19, które zostały zgromadzone w bazie SARSTer prowadzonej przez Polskie Towarzystwo Epidemiologów i Lekarzy Chorób Zakaźnych. Dla każdego pacjenta – zarówno dorosłego, jak i dzieci – lokalizowaliśmy stacje pomiarowe jakości powietrza w zamieszkiwanym przez niego obszarze i obliczaliśmy, jaki był średni i maksymalny poziom pyłu PM2.5 i B(a)P w tygodniu poprzedzającym hospitalizację. Zdecydowaliśmy się wybrać właśnie ten okres, gdyż z badań eksperymentalnych z udziałem ludzi i zwierząt wynikało, że nawet krótkoterminowa ekspozycja na PM2.5 i B(a)P może sprzyjać zmianom w układzie oddechowym i immunologicznym o znaczeniu dla ciężkości przebiegu infekcji SARS-CoV-2, a także dlatego, iż tydzień poprzedzający hospitalizację reprezentować miał czas progresji infekcji SARS-CoV-2 od fazy inkubacji do fazy objawowej, czyli czasu, w którym nieswoista odpowiedź immunologiczna stanowi podstawową linię obrony przeciwwirusowej, a jej zaburzenia mogą sprzyjać progresji do cięższej postaci.
Z naszych obserwacji wynika, iż dorośli, którzy na tydzień przed hospitalizacją narażeni byli na podwyższone poziomy PM2.5 (>20 μg/m3) i B(a)P (>1 ng/m3), częściej niż osoby nienarażone prezentowali objawy oddechowe, takie jak kaszel i duszność. Narażenie na B(a)P wiązało się również z większym ryzykiem wystąpienia stanu hiperzapalnego związanego z bardzo wysokimi poziomami białka C-reaktywnego (>200 mg/L), interleukiny 6 (>100 pg/ml), prokalcytoniny i podwyższonej (0,25 ng/ml) liczby białych krwinek (11 × 103/μL) w momencie przyjęcia do szpitala. Stanem hiperzapalnym istotnie częściej charakteryzowali się również ci z dorosłych pacjentów, którzy narażeni byli na bardzo wysokie poziomy PM2.5 w tygodniu poprzedzającym hospitalizację. Ekspozycja na przekraczające normy stężenia zarówno PM2.5, jak i B(a)P wiązała się z niemal dwukrotnie wyższym ryzykiem wystąpienia niskiej saturacji krwi (<90 proc.) i koniecznością stosowania tlenoterapii. Co istotne, w grupie pacjentów narażonych na maksymalne poziomy obu zanieczyszczeń przekraczających normy zaobserwowaliśmy wzrost ryzyka zgonu z powodu COVID-19.
Zanieczyszczenia powietrza nie pozostawały również bez związku z przebiegiem COVID-19 wśród dzieci. Narażenie na ponadnormatywne poziomy B(a)P wiązało się z istotnie podwyższonym ryzykiem wystąpienia objawów oddechowych. Szczególnie wrażliwe wydawały się dzieci młodsze, poniżej 12. roku życia. Oprócz wyższej częstości kaszlu i duszności częściej w przebiegu COVID-19 występowała u nich gorączka, gdy w tygodniu poprzedzającym hospitalizację poziomy zanieczyszczeń w zamieszkiwanym przez nie regionie przekraczały dopuszczalne normy. Podobnie jak u dorosłych narażenie na B(a)P wiązało się u dzieci, zwłaszcza młodszych, z występowaniem podwyższonych poziomów wszystkich branych pod uwagę markerów stanu zapalnego – CRP >10 mg/L, prokalcytoniny >0,1 ng/ml, IL-6 >37 pg/ml, oraz liczby białych krwinek >11 × 103/μL. Trzykrotnie wyższe było również ryzyko wystąpienia saturacji <90 proc. Dzieci narażone na ponadnormatywne stężenia B(a)P wymagały dłuższej hospitalizacji.
Wyniki przeprowadzonych badań, opublikowane na łamach czasopism „Environmental Pollution” i „Ecotoxicology and Environmental Safety”, dowodzą, iż narażenie na ponadnormatywne poziomy zanieczyszczeń powietrza, a w szczególności B(a)P, może sprzyjać cięższemu przebiegowi COVID- 19 i zgonom wśród dorosłych pacjentów z grup ryzyka, bo to właśnie oni przede wszystkim wymagają hospitalizacji w przypadku infekcji. Co więcej, wrażliwe pod tym względem są również osoby nieletnie, zwłaszcza do 12. roku życia. Narażenie na ponadnormatywne poziomy zanieczyszczeń powietrza sprzyja w tej grupie objawowości COVID-19, stanom zapalnych i wydłuża czas pobytu w szpitalu. Nie ulega wątpliwości, że ochrona jakości powietrza powinna być integralną częścią zdrowia publicznego nie tylko w odniesieniu do prewencji zdarzeń sercowo-naczyniowych czy chorób nowotworowych. Pandemia COVID-19 uwydatnia silne związki pomiędzy zanieczyszczeniami powietrza a zapadalnością i przebiegiem chorób zakaźnych układu oddechowego. Im szybciej decydenci zaczną mówić w otwarty sposób o złej jakości powietrza w naszym kraju, zamiast zamiatać problem pod dywan, tym lepiej dla zdrowia – naszego i następnych pokoleń.
Tekst opublikowano w Biuletynie Wielkopolskiej Izby Lekarskiej 10/2022.
Przeczytaj także: „Prof. Piotr Rzymski o tym, czy zbliżamy się do końca pandemii” i „Szczepienia przeciw COVID-19 – co dzięki nim udało się osiągnąć?”.
