Грязный воздух — это очень опасно? А для беременных?
Что случилось?
Ученые обнаружили, что углеродные пылевые частицы, образующиеся в результате горения автомобильного топлива, могут вместе с загрязненным воздухом проникать в организм даже нерожденных детей.
Исследование команды бельгийских ученых впервые продемонстрировало, что вдыхаемые матерью частицы загрязненного воздуха не только попадают в легкие, а из легких в кровь, но также способны преодолевать плацентарный барьер между организмом матери и ребенком. При этом количество микрочастиц, обнаруживаемых в плаценте, оказалось напрямую связано с общем уровнем загрязнения воздуха в том месте, где живет будущая мать.
Исследование сделано на небольшом количестве образцов, но его результаты довольно убедительно говорят, что плод в утробе матери напрямую контактирует с частицами сажи из окружающего воздуха. Как именно этот контакт влияет на развитие плода, пока остается неясным.
В исследовании были использованы 25 образцов плаценты из биобанка госпиталя Восточного Лимбурга в Бельгии. Их предоставили женщины, живущие в регионах с разным уровнем загрязнения воздуха — его оценивали по содержанию углеродных частиц и удаленности места проживания от крупных дорог.
Для детекции углеродных частиц в плаценте ученые применили самостоятельно разработанный метод: образцы плаценты облучали импульсами лазера, под действием которых углеродные частиц испускали белый свет — количество белых светящихся точек в образце затем подсчитывали.
В итоге ученые обнаружили, что частицы углерода встречаются во всех изученных образцах плаценты — как со стороны матери, так и со стороны плода. При этом чем более загрязненным был воздух в регионе проживания матери, тем больше обнаруживалось микрочастиц в плаценте со стороны плода.
О том, что твердые микрочастицы загрязненного воздуха могут влиять на плод, было известно ранее по косвенным данным, но их проникновение в ткань в этой работе было показано впервые.
Что это за частицы?
Углеродные частицы, которые исследовали ученые, это в основном продукты горения автомобильного топлива, но вообще подобное загрязнение возникает и в ходе лесных пожаров, и при готовке на открытом огне.
Мелкая сажа — это только один из видов твердых частиц, которые загрязняют воздух. Помимо них есть еще строительная пыль, минеральные соли и микроскопические капли жидкости. Вообще частицы в воздухе подразделяют на два основных класса: крупные (PM₁₀) и мелкие (PM₂,₅); иногда выделяют очень мелкие — наночастицы.
- Первые, с диаметром около 2,5-10 микрометров (что примерно в семь раз меньше толщины человеческого волоса), обычно видны в воздухе как смог и при вдыхании раздражают верхние дыхательные пути, а также глаза.
- Мелкие частицы размера (2,5-0,1 микрометров) почти не видны, но они способны проникать и оседать в альвеолах.
- Наночастицы диаметром менее 100 нанометров (что сопоставимо с размерами внутриклеточных органелл) потенциально наиболее опасны, так как способны проникать в кровь, распространяясь по органам и тканям.
Откуда все это берется?
В разных странах источники разные. Например, в Китае и Индии, где часто готовят на открытом огне, основным будет сажа сжигаемой древесины. В больших городах и промышленно развитых странах основным источником являются продукты сгорания топлива. В Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Центральной Азии главный источник в воздухе естественный — это мелкий песок и пыль. В России, Европе и Юго-Восточной Азии особенно важную роль играет сельское хозяйство: выбросы аммиака приводят к образованию в воздухе его твердых солей (сульфатов и нитратов), которые содержатся в воздухе.
Чем это опасно?
Хроническое воздействие твердых частиц загрязненного воздуха повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний верхних дыхательных путей, а также рака легких.
При этом сам механизм воздействия не всегда хорошо изучен. Например, органические микрочастицы, и в том числе углеродсодержащие, могут адсорбировать на своей поверхности тяжелые металлы и токсичные вещества (мышьяк, кадмий, ароматические углеводороды) и большое количество серы. Проникая через альвеолярный барьер в ткани, углеродные микрочастицы с такими токсичными «добавками» могут вызывать системное воспаление и окислительный стресс.
Воспаление — это опосредованный способ воздействия на плод, однако данные новой статьи говорят, что эти частицы способны проникать в плаценту, а значит, могут влиять на плод и напрямую. Возможно, именно этим объясняется многократно показанное негативное влияние загрязненного воздуха на детей во время беременности.
То, что загрязняющие частицы способны наносить вред развитию плода, показано во множестве исследований. Например, по данным крупного популяционного исследования, проведенного в Шотландии и включавшего более 13 000 рожениц, высокая концентрация загрязняющих воздух микрочастиц приводила к рождению младенцев с уменьшенным размером головы.
Еще в одном обширном исследовании, в которое вошло более 5000 пар матерей и их детей, наблюдавшихся в Медицинском центре Бостона, было показано, что высокая концентрация углеродных микрочастиц во вдыхаемом воздухе во время беременности вызывает внутриматочное воспаление.
Также известно, что вдыхание матерями образующихся в процессе горения частиц пыли, в том числе содержащих углерод, связано с рождением недоношенных детей. Кроме того, существуют данные о преждевременных родах в результате нежелательного воздействия загрязненного воздуха.
Еще в одном исследовании приведена связь загрязнения воздуха углеродной пылью с задержкой внутриутробного развития. При этом точный химический состав частиц, приводящих к тем или иным нежелательным эффектам, остается предметом исследований.
Твердые частицы — это единственный повод для беспокойства?
Нет. В качестве загрязнителей могут выступать не только они, но и газы — как те, которые попадают в воздух из выхлопов энергетических станций, заводов и автомобилей, так и образующиеся в самой атмосфере.
Общепринятого исчерпывающего списка загрязняющих веществ в воздухе нет, но, например американское Агентство по защите окружающей среды выделяет шесть основных видов. Помимо механических частиц в него входят угарный газ, соединения свинца, озон, оксиды азота и серы. В руководстве ВОЗ, где определяются нормативы загрязнения воздуха, отдельно упоминаются именно последние три компонента этого списка и, конечно, твердые частицы.
Для каждого из этих веществ есть множество исследований, которые указывают на их влияние на здоровье беременных женщин и их будущих детей.
В ходе крупного ретроспективного исследования, проводившегося в Национальном центре здоровья матери и ребенка в Монголии с 2009 по 2011 год, была проанализирована взаимосвязь между выкидышами у 1219 женщин с сезонными изменениями концентрации микрочастиц, угарного газа, озона, оксидов серы и азота, согласно данным государственных станций мониторинга. Это исследование продемонстрировало увеличение частоты выкидышей при повышении концентрации соединений серы и азота в воздухе.
В исследовании, проводившемся в 1991-1992 годах в Бразилии, показано, что из четырех основных газов, загрязняющих воздух, к наибольшему риску внутриутробной смерти плода приводит повышение концентрации оксида азота (NO₂) в окружающем воздухе. Так, количество замерших беременностей увеличивалось при росте его содержания, а наибольший риск наблюдался тогда, когда одновременно с этим увеличивалась концентрация оксидов серы и угарного газа.
Интересные данные получила группа исследователей в Иране, проводя исследование в Тегеране — густонаселенном городе с высоким уровнем загрязнения воздуха, происходящего преимущественно из-за повышенного содержания угарного газа. У 41 новорожденного измерили уровень карбоксигемоглобина («отравленного» угарным газом гемоглобина) в пуповинной крови и обнаружили, что его концентрация, как и количество эритроцитов, тем выше, чем выше была концентрация угарного газа в воздухе в течение беременности. Тем самым можно предполагать, что при повышенном содержании этого загрязнителя плод развивается в условиях гипоксии, а это может к нарушениям развития головного мозга.
А где самый грязный воздух?
В первую очередь это Юго-Восточная Азия и Западно-Тихоокеанский регион. Но не только: Россия, например, занимает шестое место по количеству преждевременных смертей, связанных с таким загрязнением, — после Китая, Индии, Пакистана, Бангладеш и Нигерии. Вообще говоря, согласно данным ВОЗ, 91% населения планеты живет на территории с загрязненным воздухом.
Насколько все серьезно?
В глобальном плане ситуация действительно не очень радужная. По данным исследования, где изучалось влияние воздуха на ожидаемую продолжительность жизни по всему миру, в 2010 году примерно 3,3 миллиона преждевременных смертей в год происходило в результате контакта с загрязняющими воздух веществами и частицами (а по данным ВОЗ за 2016 год — уже 4,4 миллиона). Причем большая часть воздействия приходится именно на мелкие частицы — те самые PM₂,₅. Если ничего не изменится, эта цифра к 2050 году удвоится, считают ученые.
Как можно себя защитить?
Это довольно сложно. Если не рассматривать переезд в регионы, где с воздухом все относительно хорошо (например Южную Америку, Австралию или север Сибири), то скорее удастся несколько снизить риски, чем полностью обезопасить себя.
Например, Национальные институты здоровья США рекомендуют ограничить время пребывания в интенсивном трафике и избегать пассивного курения. Чтобы оградить себя от неблагоприятного влияния загрязненного воздуха дома, нужно позаботиться о вентиляции жилых помещений (не забывая при этом об адекватных мерах по очистке воздуха!), чтобы избавиться от частиц пыли и спор плесени — ограничить применение различных бытовых аэрозолей и бытовой химии.
Для эффективного предотвращения вреда от загрязняющих микрочастиц Центры по контролю заболеваний США рекомендует избегать долгого пребывания вблизи загруженных автотрасс, а также отдавать предпочтение домашнему времяпрепровождению и снизить уровень физической активности на открытом воздухе — особенно если заранее известно о неблагоприятной экологической обстановке.
Екатерина Корзенева, Александр Ершов
Насколько проницаема плацента?
Хотя между организмом плода и организмом матери нет обмена крови, этот барьер — его называют гемоплацентарный — как барьер не слишком эффективен. Через него могут проникать не только газы и питательные вещества, которыми мать обменивается с ребенком, но и многие другие вещества и даже клетки.
Альвеолы
Это микроскопические пузырьки, которыми кончаются бронхи и в которых происходит основной газообмен в легких.