Ovzduší. a zdraví. MUDr.Helena Kazmarová. h.kazmarova.

Transkript

1 Ovzduší a zdraví MUDr.Helena Kazmarová Státn tní zdravotní ústav h.kazmarova kazmarova@szu.cz

2 Cesty vstupu do organismu Inhalací Ingescí Vstřeb ebáním m kůžk ůží a sliznicemi

3 Kontakt ovzduší s hranicemi organismu Kůže povrch těla t cca 1,7 m 2 Oční spojivka Plíce plocha cca m 2

4 Dýchací ústrojí Ventilace Nosní a ústní dutina (+ vedlejší dutiny nosní) Hltan (farynx) Hrtan (larynx) Průdušky (bronchy) Průdušinky (bronchioly) Plicní sklípky (alveoly) Difúze

5 Dýchání dechová frekvence novorozenec 30-50/min dospělý 10-18/min dechový objem minutový objem = dechový objem x dechová minutová frekvence klidový maximální průměrné množství vzduchu vdechnuté za den m 3

6 Dechový objem dechový objem vzduch, který se v plicích vymění jedním dechem, při klidném dýchání cca 0,5 l mrtvý dýchací prostor objem vzduchu obsažený v dýchacích cestách, který se na výměně plynů přímo nepodílí, je to součást dechového objemu, cca ml u průměrného mladého muže z každého vdechnutého 0,5 l vzduchu se jen 350 ml dostává do alveolů, zbytek zůstává v dýchacích cestách, u nemocných je to méně (neventilované části plic)

7 Dynamické plicní objemy minutová ventilace plic množství vzduchu vydechnuté z plic za minutu, v klidu cca 8 l/min maximální minutová ventilace největší množství vzduchu, které může být z plic vydýcháno za 1 minutu, cca l/min jednovteřinová vitální kapacita (FEV 1 ) maximální množství vzduchu vydechnuté za 1 vteřinu, vyjádřené jako podíl vitální kapacity.

8 Účinky z hlediska časového Akutní Subchronické Chronické Pozdní Účinky z hlediska principu působení Prahové Bezprahové

9 Prahový účinek Projeví se po vyčerp erpání obranných mechanismů Obranné mechanismy biotransformace látky (detoxikace a usnadnění vylučov ování) buněč ěčná a orgánov nová reparace funkční rezerva orgánů

10 Prahový účinek Podle rozsahu lokáln lní systémový Podle cílových c systémů Reprodukční a vývojová toxicita Imunotoxicita Neurotoxicita (a další specifické postižen ení jednotlivých systémů)

11 Prahový účinek S rostoucí expozicí roste závaz važnost poškozen kození : změny fyziologických funkcí a parametrů změny funkce orgánů onemocnění poškozen kození orgánů smrt Změny vratné nevratné

12 Bezprahový (stochastický účinek) inek) Počáte teční iniciační mutace můžm ůže e nastat při p jakémkoliv kontaktu DNA s mutagenem na molekulárn rní úrovni není bezpečná dávka Předpokládá se u genotoxického mutagenního a karcinogenního účinku Reparační mechanismy S rostoucí expozicí roste pravděpodobnost podobnost poškozen kození

13 Klasifikace karcinogenity IARC 1 Karcinogenní pro člověka 2A 2B Pravděpodobně karcinogenní pro člověka Možná karcinogenní pro člověka 3 Nelze klasifikovat 4 Pravděpodobně není karcinogenní pro člověka

14 Vývoj poznání o účincích ch látekl Dokonalejší design epid.. studií Vývoj statistických metod Vývoj metod měřm ěření koncentrací látek i odezvy organismu (rozvoj molekulárn rní biologie dříve nedetekovatelné změny) vede k možnosti zjistit účinky stále nižší ších koncentrací látek, přesto p zůstz stávají naše e znalosti omezené

15 Působení vybraných látek l na organismus

16 Vybrané látky Působení venkovního ovzduší je působením směsi látek Potřeba hodnocení se nejčastěji týká měřených škodlivin aerosol, oxid dusičitý, ozón, oxid siřičitý, benzen, PAU, ale může jít i o další látky jako je arsen, chróm, nikl a další specifické pro určité zdroje

17 Aerosol - 1 vzdušný polydisperzní systém chemicky heterogenní částice různé velikosti částic komplexní toxický a karcinogenní potenciál biochemicky aktivní složky mohou být na povrchu částic stejně jako uvnitř částic chemické složen ení je dáno d zdrojem, ale současn asně je různr zné u různr zně velkých částic

18 Magický pojem PM 10 (PM (PM PM 2,5 1,0 ) Částice, které projdou velikostně selektivním vstupním filtrem vykazujícím pro aerodynamický průměr 10 (nebo 2,5 respektive 1) µm odlučovací účinnost 50 % Zastoupení suspendovaných částic frakce PM 10 v kolektoru (v %) po průchodu selektivním odlučovačem 100 zastoupení částic po průchodu odlučovačem Cut point 10 µm 50 % velikost částic v µm

19 Pro představup edstavu Lidský vlas 50 až 70 μm Spalovací procesy, organické látky prvky... Atp. < 2.5 μm Prach, pylová zrna, zemina < 10 μm Cca 90 μm zrnko písku

20 Co ovlivňuje zdravotní účinky aerosolu -2 Vstup do organismu (velikost částic, způsob dýchání) Tvar chemické složení rozpustnost Aby částice mohla uplatnit svůj biologický účinek, musí v organismu zůstat Hodnocení ve vztahu k hmotnostním m koncentracím m x počtu částic x velikosti povrchu částic

21 Průnik aerosolu do dýchacích cest -3 Hloubka a frekvence dýchání Dýchání nosem Nad 10µm supralaryngeálně 5-10 µm velké bronchy 2,5 5 µm bronchioly 2,5 a méně µm alveoly Dýchání ústy posun podílu depozice do hlubších partií DC Částice 20nm - depozice 50%

22 Účinky aerosolu - 4 Dráždění Snížení samočistící funkce a obranyschopnosti dýchacích cest Dobré podmínky pro respirační infekce Makrofágy při fagocytóze uvolňují mediátory zánětu - zánětlivá reakce v plicní tkáni Karcinogenní působení Nebyla zjištěna neúčinná koncentrace, odhaduje se, že se blíží přírodnímu pozadí tj. asi 3-5 µm/ m 3 pro PM 2,5 a pro 10µm/m 3 PM 10

23 Účinky aerosolu - 5 zrychlení rozvoje chronické obstrukční plicní choroby Ovlivnění srážlivosti krve - příspěvek k akutním trombotickým komplikacím Oxidativní stres (cytokiny podporují tvorbu volných radikálů v leukocytech)

24 Hypotéza vlivu aerosolu na vznik trombózy - 6 Ovlivnění srážlivosti Zvýšen ením m produkce prokoagulačních faktorů v plicích ch Mediátory uvolněné v plicích ch ovlivní produkci prokoagulačních faktorů v játrechj

25 Expozice PM a riziko úmrtí na KVO Mechanismy: Akcelerace progrese COPD Modulace imunity Zánětlivá reakce v plicní tkáni Příspěvek k akutním m trombotickým komplikacím Oxidativní stres (cytokiny podporují tvorbu volných radikálů v leukocytech)

26 Akutní účinky aerosolu - 8 Denní konc.pm 10 ve vztahu k: Úmrtnosti (zvláště KVO) Počtu hospitalizací pro respirační onemocnění Výskytu příznaků ( kašel,..) Plicním funkcím Spotřebě bronchodilatancií

27 Chronické účinky aerosolu - 9 Úmrtnost Respirační nemocnost-bronchitida Očekávaná délka života Snížen ení plicních ch funkcí PM 2,5 je lepší ším m indikátorem účinků než PM PM 10

28 Zvýšení denní konc. PM o 10 10µg/m 3 (podle WHO) -10 vzestup celkové mortality o 0,5% (nad 50 μg/m 3 ) Akutní hospitalizace na resp.onem onem.0,8 % Užití bronchodilatancií 3 % Kašel 3,6% Akutní symptomy DCD 3,2%

29 Zvýšen ení roční konc. PM o 10µg/m 2,5 3 PM 2,5 zvyšuje celkovou úmrtnost exponované populace o 6 % (2-11 %) a úmrtnost na kardiovaskulárn rní onemocnění o 12 % Přepočet et na PM 10

30 Ozón -1 Původní přírodní konc µg/m3 Prekursory ozónu (Optimáln lní VOC:NOx 4:1 aža 10:1) Silné oxidační činidlo Dráždění spojivek (200 µg/m 3 citliví jedinci, 400µg/m 3 50% lidí) až zúžení dýchacích cest alteruje funkce makrofágů,, vyvolává zánětlivou reakci chronické účinky nejednoznačné,, u zvířat změny struktury plicní tkáně

31 Ozón-2 riziko spojené s krátkodobou expozicí ozónu znamená vzestup celkové mortality o 0,3-0,5% 0,5% při i zvýšen ení 8mi hodinové koncentrace o 10 μg/m 3 nad 70 μg/m 3 Cíl (podle AQG WHO) 100 μg/m 3 jako maximáln lní 8mi hod. koncentrace

32 Oxid dusičitý itý-1 Mnoho významů,, které je obtížné oddělit Účinky samotného NO 2 NO 2 jako zástupce z směsi si látek l ze spalovacích ch procesů,, efekty spojeny s další šími látkami l PM, NO NO 2 je emitován n jako NO a je prekursorem ozónu, PM a nitropau

33 Oxid dusičitý itý-2 málo rozpustný ve vodě dostane se aža do plicní periferie, kde je více v než 60% absorbováno. nejcitlivější části populace - malé děti a osoby s astmatickými obtížemi zvýšen ení reaktivity dých.cest Ovlivnění dýchacích funkcí u nejcitlivější ších astmatiků již kolem 400µg/m 3 Snížen ení imunity - poškozen kození funkce makrofágů, snížen ení účinnosti mukociliárn rní bariéry ry

34 Oxid dusičitý itý-3 podklad pro stanovení limitů na základz kladě přímého toxického účinku je jasný u krátkodob tkodobého působení není u roční koncentrace NO2 slouží pro kontrolu nad celou směsí látek ze spalovacích ch procesů.. Které nejsou běžb ěžně měřeny Velká prostorová variabilita

35 Oxid siřičitý itý-1 Akutní působení Kontrolovaná studie ukázala, že e změny plicních ch funkcí u astmatických dětíd mohou nastat užu po 10minutách expozice při p i zvýšen ené námaze Nelze jednoduše e přepop epočítat na 1 hod koncentraci (povaha zdroje, meteopodmínky nky) AQG 500µg/m 3 jako 10min.průměr

36 Oxid siřičitý itý-2 Studie z Hong Kongu Razantní snížen ení síry v palivu - významné zlepšen ení zdrav. indikátor torů (celková nemocnost, resp. onem u dětí) d Hong Kong a Londýn Hospitalizace na KVO, SO µg/m 3 24 hod průměr, r, práh účinku nezjištěn

37 PAU - 1 Jednoduché sloučeniny uhlíku a vodíku, se dvěma či i více v aromatickými cykly důsledkem je jejich stabilita. Více než 100 různých r chemických sloučenin, z praktického hlediska se ale pozornost orientuje na méně než 20 Vznikají při i nedokonalém m spalování V ovzduší v plynné formě a v kondenzované formě na tuhých částicích ch (v závislosti z na velikosti molekuly)

38 PAU 2 účinky na zdraví Mutagenita, karcinogenita Nepřímo působp sobící genotoxické karcinogeny Biotransformací elektrofilní metabolity vazba na DNA Endokrinní disruptory, ovlivnění plodnosti mužů Ovlivnění vývoje plodu (délka, váha, v poškozen kození imunitních funkcí) ) a po tét zvýšen ení resp. onemocnění v prvních letech života

39 PAU 3 riziko karcinogenity založeno na předpokladu p linearity vztahu dávka d odezva Jde o hodnocení směsi si látekl benzo(a)pyren, UR(WHO) 8,7*10-5 (ng/m 3 ) -1 relativní účinnost pro jednotlivé PAU (TEF) TEF nejsou přesnp esné,, měly m by se používat opatrně! Problém m srovnání různých výsledků měření

40 Benzen 1 zdroje Outdoor: spalování benzínu a odpařování při jeho skladování a přečerpávání, spalování organické hmoty, dřeva, některé technologie, zejména petrochemický průmysl, koksovny. Indoor cigaretový kouř ( µg/m 3 ) používání některých lepidel, čistící prostředky obsahující benzen, venkovní prostředí

41 Benzen 2 vliv na zdraví Nejvýznamnější šími následky n dlouhodobé expozice benzenu Hematotoxicita Genotoxicita Karcinogenita.

42 Benzen - 3 Karcinogenita potvrzena u zvířat i u člověka (IARC 1,US,US EPA A ) Zvýšen ená úmrtnost na leukemii u profesionáln lně exponovaných osob U pokusných zvířat vznik nádorn dorů nosní dutiny, jater, mléčné žlázy, lymfomy a leukemie méně než u lidí

43 Benzen - 4 Benzen je sice prokázaný karcinogen, ale Epid.studie z pracovního prostřed edí (konc.benzenu do 3,2 mg/m 3 ) neprokázaly zvýšený výskyt leukémie ani hematotoxický účinek benzenu ( který by se mohl podílet na negenotoxickém mechanismu vzniku leukémie) Mutagenní metabolit benzenu nebyl detekován Reparace DNA při p i působenp sobení nízkých koncentrací mohou být účinné

44 Benzen 5 - souhrn hodnocení Bezprahový přístup a použit ití lineárn rní extrapolace dat na nižší koncentrace můžm ůže e vést v k nadhodnocení skutečného karcinogenního rizika benzenu UR (WHO 6x10-6 ) - horní mez odhadu rizika, dolní mez UCR odhadnuta na 5x10-8 (s použit itím m sublineárn rní křivky extrapolace) To znamená, že e riziko leukémie 1x10-6 by se mělo m pohybovat v rozmezí roční průměrn rné konc.. benzenu v ovzduší cca 0,2 20 μg/m 3

45 Formaldehyd - 1 Akutní účinky - dráždiv divé Karcinogenita - přehodnocena 2004 na základz kladě 3 kohortových studií a 3 studií případů a kontrol (od r.1995) - IARC 1 Dostatečné důkazy kazy pro zvýšen ené riziko vzniku nasofaryngeáln lního ca Omezené důkazy kazy pro zvýšen ené riziko ca nosní dutiny a paranasáln lních dutin Silné,, ale ne dostatečné důkazy pro zvýšen ené riziko leukemie

46 Formaldehyd-2 2 mechanismus působení Genotoxicita (in vitro zvířec ecí i lidské modely, chromozomové aberace) Cytotoxický efekt (buněč ěčné proliferace jako následek n expozice vysokým koncentracím) Závěr: v karcinogenitě formaldehydu hraje významnou roli genotoxický i cytotoxický účinek

47 Nikl Dráždí a poškozuje dýchací cesty Vyvolává různé imunologické odezvy (zvýšení alveolárních makrofágů) Kožní alergie a astma (profesionální expozice) Teratogenní, některé sloučeniny niklu jsou klasifikovány IARC jako prokázaný lidský karcinogen ve skupině 1, kovový nikl jako možný karcinogen ve skupině 2B. Jednotkové riziko inhalační expozice niklu je odhadováno na 3,8 x 10-4 (na 1 µg/m 3 ) - WHO.

48 Arsen Kontaktní alergické dermatitidy a ekzémy Vyšší koncentrace způsobuj sobují postižen ení nervového systému (degenerace optického nervu, poškozen kození vestibulárn rního ústrojí), trávic vicího ústrojí,, cévnc vního systému i krvetvorby Zvýšen ená úmrtnost na kardiovaskulárn rní choroby Anorganické sloučeniny arsenu jsou klasifikovány jako lidský karcinogen, jednotkové riziko je 1,50 x 10-3 (na 1µg/m 3 ) - WHO.

49 Děkuji Vám za pozornost