Dlouhodobá expozice znečištěnému ovzduší je spojována se zvýšeným rizikem úmrtnosti a řady onemocnění souvisejících s věkem. Mechanismus těchto souvislostí se soustředí na zvýšený systémový chronický zánět, který je vyvolán interakcí znečišťujících látek, jako jsou jemné částice, s buňkami dýchacích cest a plic. Otázka, zda taková expozice a její důsledky představují formu zrychleného stárnutí, je předmětem vědeckého zájmu. K posouzení této otázky je nezbytné komplexně zvažovat definici a měření stárnutí. Pouhé sledování úmrtnosti nebo ztráty funkce nemusí být dostatečné; je třeba zkoumat hlubší biochemické procesy v buňkách.
V nedávno zveřejněné studii s otevřeným přístupem výzkumníci korelují formy znečištění ovzduší s několika různými ukazateli biologického věku a rizikem demence. Zjištěné skutečnosti naznačují, že s rostoucí expozicí znečištěnému ovzduší se zvyšuje jak míra biologického stárnutí, tak riziko rozvoje demence.
Na buněčné úrovni se předpokládá zvýšený zánět a vyšší zátěž senescentními buňkami. Senescentní buňky jsou ty, které přestaly dělit a hromadí se v tkáních s věkem, negativně ovlivňujíce jejich strukturu a funkci. Míra senescentních buněk je považována za potenciálně užitečný ukazatel pro zrychlené stárnutí. Jakákoli expozice, která významně zvyšuje zátěž senescentními buňkami, může být vnímána jako faktor přispívající ke zrychlenému biologickému stárnutí. Příkladem může být obezita nebo chemoterapie, které rovněž vedou k nárůstu senescentních buněk a s nimi spojenému poškození. Biologické hodiny, jako jsou epigenetické hodiny, sice poskytují celkový obraz biologického věku, avšak mohou zastírat detailní mechanismy, jako je právě zátěž senescentními buňkami.
Cíle a metodologie studie
Studie s názvem „Accelerated biological aging and brain structural alterations linking air pollution to dementia risk: a prospective cohort study“ se zaměřila na detailnější prozkoumání těchto souvislostí. Znečištění ovzduší je celosvětově rozšířeným rizikovým faktorem pro globální zátěž nemocemi. Ačkoli je znečištění ovzduší spojováno s rizikem demence, základní neurobiologické mechanismy jsou doposud nedostatečně pochopeny.
Nová hypotéza, kterou studie navrhuje, předpokládá, že expozice znečištěnému ovzduší může nejprve urychlit systémové biologické stárnutí, což následně vede k degeneraci specifických mozkových struktur a v konečném důsledku k nástupu demence. Pro ověření této hypotézy byly využity údaje z databáze UK Biobank.
Cílem studie bylo (1) prozkoumat souvislosti dlouhodobé expozice pěti znečišťujícím látkám (PM2.5, PM10, PM2.5 absorbance, NO2 a NOx) s objemy šedé a bílé hmoty mozku a výskytem demence; (2) posoudit souvislost mezi zrychleným biologickým stárnutím a znečištěním ovzduší a výskytem demence; a (3) prozkoumat mediační roli zrychleného biologického stárnutí a změn mozkových struktur v souvislosti mezi znečištěním ovzduší a demencí.
Pro statistickou analýzu byly použity modely Coxovy proporcionální regrese pro hodnocení souvislosti mezi znečištěním ovzduší a výskytem demence, a lineární regresní modely pro posouzení souvislostí se strukturami mozku. Mediační role zrychleného biologického stárnutí (měřeného pomocí Klemera-Doubal method Biological Age [KDM-BA] a PhenoAge) a mozkových struktur byla hodnocena pomocí strukturního rovnicového modelování (SEM).
Hlavní zjištění
Ve srovnání s účastníky s nejnižším tertilem expozice znečištěnému ovzduší měli ti v nejvyšší skupině expozice vyšší rizika demence. Konkrétně bylo zjištěno zvýšené riziko u PM2.5 (Hazard ratio, HR: 1.141), PM10 (HR: 1.09), PM2.5 absorbance (HR: 1.09), NO2 (HR: 1.20) a NOx (HR: 1.14). Expozice znečištěnému ovzduší byla spojena se snížením objemu globální a několika regionálních mozkových struktur. Strukturní rovnicové modelování (SEM) odhalilo konzistentní mediační cestu, která integruje biologické stárnutí a alterace mozkových struktur do souvislosti mezi expozicí znečištěnému ovzduší a rizikem demence.
Tato zjištění podtrhují komplexní roli znečištění ovzduší v procesu stárnutí a neurodegenerace, konkrétně ve vztahu k rozvoji demence. Ukazují, že zrychlené biologické stárnutí a následné strukturální změny v mozku představují důležité mechanismy, jimiž znečištěné ovzduší přispívá k vyššímu riziku demence. Tyto skutečnosti jsou podstatné pro další výzkum a veřejné zdraví.