The impact of commercially available air purifiers on bronchial asthma and allergy symptoms

Wprowadzenie

Jakość powietrza w miastach jest jednym z kluczowych czynników wpływających na ludzkie zdrowie [1]. Ze względu na globalny wzrost liczby chorób alergicznych w ostatnich latach więcej uwagi poświęca się jakości powietrza również w pomieszczeniach. Już w latach 80. ubiegłego wieku 1,3 miliarda ludzi mieszkało w miastach, w których naruszane były kryteria jakości otaczającego powietrza [2]. Mimo że stan powietrza w wielu aglomeracjach jest monitorowany, na licznych obszarach stwierdza się znacznie przekroczone normy zanieczyszczeń powietrza [3]. Kontrola ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza i alergeny w pomieszczeniach opiera się na różnych strategiach zapobiegania, w tym filtracji powietrza. Redukcja narażenia obejmuje zwykle modyfikację nawyków mieszkańców, ale może również wymagać zmniejszenia źródła zanieczyszczenia środowiska alergenem lub usunięcia czynników wyzwalających, które mogą prowadzić do rozwoju lub utrzymywania się klinicznych objawów chorób układu oddechowego, w tym alergii lub astmy oskrzelowej [4, 5].
Zyskujące popularność przenośne oczyszczacze powietrza są stosowane od wielu lat w celu ograniczenia zanieczyszczeń i zmniejszenia narażenia na nie w pomieszczeniach. Na rynku dostępne są różne rodzaje filtrów, w tym wysokowydajne filtry HEPA z cząstkami stałymi, elektrofiltry (ESP) lub zasilane filtry elektroniczne, generatory jonów oraz filtry kompozytowe zawierające węgiel aktywny [6]. Niniejszy przegląd ma na celu omówienie wpływu zanieczyszczeń powietrza oraz przydatności i efektywności zastosowania oczyszczaczy powietrza w chorobach alergicznych, w tym chorobach układu oddechowego.

Znaczenie zanieczyszczeń powietrza w chorobach alergicznych
Wiadomo, że cząsteczki zanieczyszczeń, w tym PM2,5 oraz PM10 (particulate matter) w otaczającym powietrzu są szkodliwe dla układu oddechowego człowieka. Fiński Instytut Ochrony Środowiska oraz Unia Europejska zalecają, aby było nie więcej niż 35 dni w roku, w których jednodniowe wartości graniczne dla PM10 zostały przekroczone [6–8].
Ze względu na połączenie warunków meteorologicznych, natężenia ruchu kołowego i zużycia paliw kopalnych, a także budynków, utrudniających cyrkulację powietrza w miastach, w środowisku miejskim zanieczyszczenia powietrza są powszechne. Alergie, astma oskrzelowa i zapalenie oskrzeli są głównymi problemami zdrowotnymi powodowanymi przez zanieczyszczenie powietrza, głównie dwutlenek siarki [9–11]. Pyły zawieszone PM2,5 stanowią znany czynnik wyzwalający astmę oskrzelową u dzieci i dorosłych [12, 13], choć coraz więcej danych sugeruje także związek zaostrzeń astmy oskrzelowej w związku z obecnością w powietrzu pyłów o większej średnicy – PM2,5 do PM10 [14]. Przypuszczalnie wiąże się to z mechanizmami biologicznymi obejmującymi reakcje zapalne i atopowe wynikające z ekspozycji wziewnej na bioaktywny składnik lipopolisacharydowy [15]. Choć udział wielkości cząsteczek zawieszonych w powietrzu oraz ich składu nie jest w pełni zrozumiały, badania in vitro oraz na zwierzętach potwierdziły, że PM2,5–10 wywołują stan zapalny w górnych drogach oddechowych [12, 16, 17].
Jakość powietrza w pomieszczeniach sypialnych dzieci stanowi czynnik ryzyka ponownej hospitalizacji z powodu astmy oskrzelowej [18, 19]. Ponieważ dzieci, szczególnie noworodki, wdychają więcej powietrza niż dorośli, a ich płuca szybko się rozwijają, zanieczyszczenie powietrza wpływa na nie znacznie poważniej. Zanieczyszczenia powietrza powodują poważne problemy zdrowotne, takie jak choroby immunologiczne, neurologiczne i oddechowe, a także nowotwory [20, 21].
Atopowe zapalenie skóry (AZS) jest to przewlekła, nawrotowa choroba zapalna skóry, cechująca się silnym świądem. Chociaż występowanie tej choroby jest związane z czynnikami genetycznymi, częstość jej występowania wzasta i jest skorelowana z czynnikami środowiskowymi [22, 23]. W badaniach wykazano wpływ alergenów wziewnych, takich jak sierści zwierząt domowych, roztocze kurzu domowego, pyłki, na zaostrzenie AZS [24]. Zanieczyszczenia, zwłaszcza lotne związki organiczne, mogą wpływać na powstawanie uszkodzeń bariery naskórkowej i nasilać niekorzystne skutki oddziaływania roztoczy kurzu domowego u osób z AZS [25, 26].
Zanieczyszczenia alergenami są szczególnie uciążliwe dla alergików oraz osób z atopią. Alergen kota (Fel d1) jest domowym alergenem całorocznym i częstą przyczyną chorób alergicznych, w których pośredniczą IgE. Jego stężenie koreluje z liczbą kotów w domu, lecz może być przenoszony na ubraniach i butach do domów, w których nie ma kotów, i utrzymywać się tam przez miesiące, a nawet lata [27]. Ponadto zwierzęta domowe są głównym źródłem endotoksyn w domach [28]. U osób uczulonych na kocie alergeny narażenie może nasilać związek endotoksyny z astmą i świszczącym oddechem [6]. Bardziej powszechna niż alergia na alergen kota jest alergia na roztocza kurzu domowego (Der p1 oraz Der p2). U dzieci z atopią może ona wzmagać stany zapalne dróg oddechowych i pogarszać czynność płuc. Nawet przy braku alergii czynniki środowiskowe mogą powodować rozwój objawów astmopodobnych, co prowadzi do błędnego zdiagnozowania astmy oskrzelowej [29]. Oczyszczanie powietrza, zmniejszając ilość unoszącego się w powietrzu alergenu Fel d1, prawdopodobnie zmniejszyłoby znacząco ilość alergenu roztoczy, ponieważ alergeny Der p1 i Der p2 w większości są przenoszone przez cząstki mniejsze niż 10 µm [6, 30]. Wspomniana wcześniej endotoksyna jest jedną z najsilniejszych toksyn prozapalnych i znajduje się w zanieczyszczeniach zarówno PM2,5, jak i większych, występujących w pomieszczeniach mieszkalnych [31]. Narażenie na endotoksynę niekorzystnie wpływa na drogi oddechowe, biorąc udział w wywołaniu stanu zapalnego ich nabłonka. W domach osób niepalących endotoksyny znajdują się w kurzu zarówno osiadłym, jak i unoszącym się w powietrzu. Głównymi czynnikami narażenia jest obecność zwierząt domowych (szczególnie kotów lub psów) oraz liczba osób mieszkających w domu [32–34]. Dym tytoniowy zwiększa ponad 100-krotnie ekspozycję na endotoksyny. Narażenie na endotoksynę po urodzeniu, a także w okresie prenatalnym, może prowadzić do wzrostu stężenia IgE, co powoduje rozwój atopii i nadwrażliwości dróg oddechowych [34, 35].
U dzieci narażenie na bierne palenie wiąże się z większym prawdopodobieństwem zdiagnozowania astmy oskrzelowej, a także z pojawieniem się zaostrzeń astmy i świszczącego oddechu [36, 37]. Mimo że mechanizm zaostrzeń astmy oskrzelowej wywołanych dymem papierosowym nie jest dobrze poznany, w gospodarstwach domowych, w których mieszkają palacze tytoniu, stężenie zanieczyszczeń powietrza, w tym cząsteczek mniejszych niż 2,5 μm jest 2–3-krotnie wyższe niż gospodarstwach domowych wolnych od dymu tytoniowego [38, 39]. Dodatkowymi czynnikami zwiększającymi narażenie na endotoksyny są jej źródła [dywany, zwierzęta domowe oraz hodowlane, pleśnie, szkodniki (myszy, karaluchy), rodzaj ogrzewania], poziom utrzymania czystości, a także filtracja powietrza [16, 40–42].

Wpływ filtracji powietrza na przebieg i objawy chorób alergicznych układu oddechowego
Filtracja powietrza jest jedną z metod poprawy wyników leczenia chorób alergicznych. Najczęściej używane są przenośne oczyszczacze powietrza, przy czym mogą różnić się typem filtra – dostępne są filtry typu HEPA oraz elektroniczne urządzenia elektrostatyczne [43]. W pracy Shaughnessy i wsp. stwierdzono, że oczyszczacze powietrza z filtrami HEPA są skuteczniejsze w usuwaniu cząstek stałych w pomieszczeniach niż elektroniczne systemy filtrów, jonizatory i generatory ozonu. Zastosowanie oczyszczaczy powietrza w pomieszczeniu powodowało znaczne zmniejszenie alergenu Fel d 1 w powietrzu [44]. Wykazano, że oczyszczacze powietrza z filtrami HEPA zmniejszają stężenia alergenów pochodzące od zwierząt domowych, a stosowanie wysokowydajnego oczyszczacza powietrza z tego typu filtrem może przynieść korzyści kliniczne pacjentom z alergiami układu oddechowego [43, 45].
Dobrym modelem do oceny skuteczności urządzeń filtrujących powietrze jest alergen kota, ponieważ znaczna część unoszącego się w powietrzu alergenu Fel d 1 jest przenoszona na cząstkach mniejszych niż 5 μm; jest to najtrudniejszy do usunięcia alergen występujący w powietrzu [46, 47]. W opublikowanym w 2020 roku artykule autorstwa Gherasim i de Blay opisano badanie kliniczne z randomizacją przeprowadzone metodą podwójnie ślepej próby kontrolowane placebo, w którym znaczne zmniejszenie stężenia alergenu kota w powietrzu było związane z poprawą wczesnej i późnej reakcji astmatycznej o 60% [5]. Eggleston i wsp. wykazali, że zastosowanie oczyszczaczy powietrza z filtrami HEPA przełożyło się na redukcję PM10 o 30% po 6 miesiącach i o 39% po 12 miesiącach, podczas gdy w domach kontrolnych stężenia PM10 wzrastały [48]. W rocznym badaniu z randomizacją Francis i wsp. oznaczyli kliniczne wyniki stosowania oczyszczaczy powietrza HEPA zarówno w sypialni, jak i w salonie u dorosłych uczulonych astmatyków, posiadających psa lub kota [49]. Choć reaktywność oskrzeli i wymagania dotyczące leczenia okazały się statystycznie istotnie lepsze w porównaniu z grupą kontrolną, nie wykazano istotnych zmian w czynności płuc i stężeniach alergenów.
U dorosłych pacjentów z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc lub astmą oskrzelową już krótkotrwała ekspozycja na PM2,5 może nasilać objawy ze strony układu oddechowego i zmniejszać szczytowy przepływ wydechowy (PEF) [50, 51]. W zależności od zastosowanego modelu iloraz szans wystąpienia objawów ze strony układu oddechowego wynosił 1,22–1,57 przy wzroście stężenia PM2,5 o 50 µg/m3. Ponadto kilkudniowa ekspozycja na PM2,5 powodowała zmiany w wartości natężonej objętości wydechowej pierwszosekundowej (FEV1) o –7,02 ml przy wzroście o 10 µg/m3 [50, 52]. W badaniu z udziałem młodych ludzi wykazano z kolei, że wysokie stężenie PM2,5 może zmniejszać pojemność płuc mierzoną za pomocą FEV1 [53]. Guo i wsp. potwierdzili te wyniki, precyzując, że PM2,5 zmniejsza FEV1 każdego roku o 0,24% [54]. Nie wykazano jednak w tym badaniu poprawy FEV1 związanej ze zmniejszeniem stężenia cząsteczek PM poprzez oczyszczanie powietrza filtrami HEPA.
Należy wspomnieć, że niekorzystny wpływ zanieczyszczeń powietrza (PM) może być łagodzony także poprzez stosowanie maseczek ochronnych, suplementację kwasami omega-3 i witaminą D. Zespół Brigham wykazał, że wyższe spożycie omega-3 wiąże się u dzieci ze zmniejszonym wpływem PM2,5 w pomieszczeniach [55–57].

Podsumowanie

Filtracja powietrza jest często zalecana jako element kontroli środowiska u pacjentów z alergicznymi chorobami układu oddechowego [58]. Aktualne zalecenia zawarte w wytycznych dotyczących postępowania w przypadku astmy oskrzelowej zalecają indywidualną, ale wieloaspektową interwencję [59]. Uzyskanie dowodów na skuteczność zmniejszania ekspozycji na zanieczyszczenia w pomieszczeniach może pomóc zoptymalizować przyszłe interwencje oraz osiągnąć pozytywny efekt zdrowotny przy najbardziej efektywnym wykorzystaniu zasobów opieki zdrowotnej [60]. Wyniki badań sugerują, że przenośne środki czyszczące HEPA mogą pomóc w zmniejszeniu czynników wyzwalających objawy astmy oskrzelowej w powietrzu domowym [16, 61, 62]. W połączeniu z edukacją na temat astmy, kontrolą źródła zanieczyszczeń lub alergenów i odpowiednią wentylacją przenośne środki czyszczące HEPA mogą stanowić część skutecznej ogólnej strategii zmniejszania zachorowalności na astmę u dzieci i dorosłych.
Ochrona domów dzieci z astmą oskrzelową przed przedostawaniem się zanieczyszczeń z zewnątrz do pomieszczeń oraz kontrolowanie źródeł zanieczyszczeń znajdujących się w pomieszczeniach są ważnymi elementami programów edukacji na temat astmy oskrzelowej w tej społeczności i nie tylko. Należy promować dostęp do oczyszczaczy powietrza dla wrażliwych populacji o niskich dochodach, które często są najbardziej dotknięte zachorowalnością na astmę oskrzelową. Takie działania wraz z edukacją na temat astmy oskrzelowej i dostępem do leków mogą pomóc rodzinom osiągnąć poprawę ich stanu zdrowia dzieci chorych na astmę oskrzelową.

Konflikt interesów

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Piśmiennictwo