Забруднене повітря підвищує ризик аутизму

Останні дослідження підкреслюють зв’язок між забрудненням повітря та підвищеним ризиком розладу спектра аутизму (РАС) у дітей, особливо тих, хто має генетичну схильність. Дослідження вивчає роль оксиду азоту (NO) та інших забруднюючих речовин у запуску складних біологічних реакцій, які можуть вплинути на розвиток нервової системи.

Дослідження проводилося під керівництвом доктора Хайтама Амала, керівника лабораторії нейроміки, клітинної сигналізації та трансляційної медицини Єврейського університету в Єрусалимі.

«Зустріч із сім’ями та дітьми з аутизмом у Бостоні під час мого навчання в Массачусетському технологічному інституті надихнула мене зосередитись на одній меті: допомогти розробити біологічну діагностику та лікування розладу спектру аутизму», — сказала Амаль. 

Ця зустріч сформувала його кар’єру, змусивши його досліджувати способи поєднання екологічних і генетичних факторів, що впливають на ризик РАС.

Вплив забруднення на нервовий розвиток

Забруднене повітря містить кілька шкідливих елементів, зокрема тверді частинки, оксиди азоту, діоксид сірки та озон. При вдиханні ці забруднюючі речовини можуть подолати гематоенцефалічний бар’єр, що призводить до запалення та змін у функціонуванні нервової системи. 

Дослідження підкреслює, як такі частинки, як PM2,5 – мікроскопічні частинки з таких джерел, як будівництво та вихлопні гази автомобілів – і продукти NO можуть проникати через плаценту, безпосередньо впливаючи на розвиток мозку плода. 

«Моя лабораторія показала, що оксид азоту відіграє важливу роль у РАС», — сказала Амаль, підкреслюючи ключову роль NO у здоров’ї мозку.

В огляді зазначається, що міські райони з високим рівнем забруднення, такі як Фенікс, Сан-Хосе та Юджин, піддають мешканців, особливо майбутніх матерів, рівням забруднення, що може вплинути на ранній розвиток дитини. 

Звіт Американської легеневої асоціації показує, що 39 відсотків населення США проживає в районах із занепокоєною якістю повітря, що в поєднанні з генетичною схильністю може бути рушійним фактором зростання рівня аутизму.

Вплив забруднення та біологічні шляхи

Огляд надає докази кількох біологічних шляхів, які можуть пов’язувати вплив забруднення навколишнього середовища з підвищеним ризиком аутизму.

Нітрозативний стрес і оксид азоту

Було показано, що нітрозативний стрес, викликаний NO, впливає на неврологічний розвиток. Це було одне з основоположних відкриттів доктора Амаль.

Нейрозапалення та окислювальний стрес

Вдихувані забруднюючі речовини можуть спровокувати запалення в мозку, що перешкоджає розвитку нервів, потенційно сприяючи поведінковим симптомам, пов’язаним з аутизмом.

Порушення роботи нейромедіаторів

Забруднювачі можуть порушити баланс важливих хімічних речовин мозку, таких як дофамін і норадреналін, які відіграють важливу роль у прийнятті рішень і загальному когнітивному розвитку. Експерти переглянули дослідження на моделях людей і тварин, щоб вивчити ці біологічні ефекти, пов’язуючи присутність певних забруднюючих речовин зі змінами у функціонуванні нервової системи.

Результати показують, що забруднювачі, зокрема NO, можуть проникати через плаценту та безпосередньо впливати на плід. Ця чутливість на етапах внутрішньоутробного та раннього дитинства, коли мозок швидко росте, робить організм особливо вразливим до зовнішніх факторів.

Конвергенція генетики та середовища

Аутизм має сильний генетичний компонент, за оцінками, 40-80% випадків можуть мати генетичну основу. Проте вчені стверджують, що лише генетика не може пояснити зростаючу поширеність захворювання. 

«Час впливу є вирішальним, оскільки підвищена вразливість під час внутрішньоутробного розвитку та раннього дитинства», — пояснила Амаль. 

Огляд припускає, що хоча генетична схильність до аутизму може підвищити чутливість до забруднюючих речовин, тригери навколишнього середовища – особливо забруднення повітря – можуть взаємодіяти з генетикою, щоб ще більше підвищити ризик аутизму.

Окреме Гарвардське дослідження показало, що вплив дрібних твердих часток на ранньому етапі життя може збільшити ризик аутизму до 64 відсотків, а пренатальний вплив може збільшити ризик на 31 відсоток. Ця взаємодія між генами та середовищем представляє нову модель для розуміння етіології аутизму.

Ранні заходи для груп ризику 

Оскільки якість повітря погіршується з розширенням міст, існує нагальна потреба оцінити вплив забруднення на вразливі групи населення.  Висновки Амаль свідчать про те, що урядам може знадобитися скорегувати міське планування та моніторинг забруднення, щоб захистити пренатальне здоров’я.

Дослідження також вказує на майбутні дослідницькі можливості, зокрема у розробці біомаркерів для раннього виявлення РАС. Виявивши конкретні показники неврологічного стресу, пов’язаного із забрудненням, лікарі одного разу зможуть з більшою точністю перевіряти немовлят і групи ризику.

«Різні види неврологічних розладів, у тому числі розлади аутистичного спектра, можуть бути пов’язані з цим фактором навколишнього середовища», — сказала Амаль. 

Його команда вивчає, чи може поєднання генетичних даних і даних про навколишнє середовище покращити діагностику, яка могла б уможливити раннє втручання в групу ризику.

Забруднення та поширеність аутизму

Дослідження вимагає масштабних досліджень, щоб дослідити, як різні забруднюючі речовини впливають на розвиток мозку. 

«Дослідження показують, що люди з генетичною схильністю до РАС можуть бути більш вразливими до шкідливих наслідків впливу забрудненого повітря», — сказала Амаль. 

Оскільки поширеність РАС зростає в усьому світі, це дослідження може сприяти розвитку профілактичних заходів, таких як цілеспрямований моніторинг якості повітря в містах.

Крім того, робота Амал підкреслює необхідність превентивних стратегій у громадах, які стикаються з підвищеним рівнем забруднення.  Його висновки можуть спонукати міських планувальників, постачальників медичних послуг та сім’ї надати пріоритет покращенню якості повітря, особливо в районах високого ризику.

Забруднення та неврологічні розлади

Новаторська робота Амал не тільки сприяє дослідженню аутизму, але й має наслідки для інших неврологічних захворювань.  Зв’язки, які він встановлює між оксидом азоту, РАС і хворобою Альцгеймера, свідчать про спільні молекулярні шляхи. Звертаючись до нейрозапалення, пов’язаного з NO, лікування може врешті-решт націлитися на численні захворювання мозку. Дослідження зрештою підкреслює силу міждисциплінарних досліджень у вирішенні таких складних станів, як аутизм. 

Як підсумовує Амал, прагнення його лабораторії досліджувати фактори навколишнього середовища разом із генетичною схильністю може суттєво вплинути на ландшафт лікування неврологічних розладів, приносячи користь як теперішньому, так і майбутнім поколінням. Дослідження опубліковано в журналі Brain Medicine.