Vliv znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace interpretace pro Ostravu

Transkript

1 Vliv znečištěného ovzduší na zdravotní stav populace interpretace pro Ostravu M. Dostál, R.J. Šrám Ústav experimentální mediciny AV ČR, v.v.i., Karlov,

2 B[a]P Concentrations (ng/m 3 ) Prague Ostrava 2

3 ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ 2009 (CHMI) Locality PM10µg/m 3 PM2.5µg/m 3 B[a]P ng/m 3 Ostrava-Poruba 34.0 ± ± ± 1.0 Ostrava-Bartovice 47.6 ± ± ± 4.2 Karvina 44.7 ± 36.8 X 7.4 ± 2.0 Havirov 43.9 ± 35.9 X X Prague-Smichov 30.5 ± ± ± 0.4 Prague-Libus 25.4 ± ± ± 0.4 Ceske Budejovice 23.0 ± ± ± 0.5 Prachatice 31.8 ± ± ± 2.1 x - neměřeno 3

4 VÝZNAM k-pau VE ZNEČIŠTĚNÉM OVZDUŠÍ výsledky plodnost respirační kardiovaskulární těhotenství (IUGR, LBW, působí jako ED) mužů nemocnost dětí, psychický vývoj onemocnění, cukrovka, nádory RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ 4

5 40 Měsíční průměry koncentrace Bartovice (Ostrava) 2009 benzo[a]pyrenu Vliv na 15 výsledky těhotenství ng/m Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Fragmentace DNA spermií 7.5 Roční limit ( ): 1 ng/m 3 5

6 VÝSLEDKY MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÝCH STUDIÍ (genomová frekvence translokací-fish, mikrojadérka, fragmentace DNA ve spermiích) koncentrace > 1 ng B[a]P/m 3 v ovzduší RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ (WHO Bonn ) 6

7 STŘEDNÍ DÉLKA ŽIVOTA V LETECH

8 Středn ední délka života při p i narození (muži) délka života rok Praha Ostrava Karviná? ČR R 8

9 Středn ední délka života při p i narození (ženy) délka života rok Praha Ostrava Karviná? ČRR 9

10 IN VITRO STUDIE 10

11 Odběry prachových částic z ovzduší Částice PM 2,5 (<2,5 µm) odebrány v lokalitách: Ostrava Bartovice, Ostrava Poruba, Karviná, Třeboň Odběry velkoobjemovými čerpadly probíhaly po dnů (po 24h výměna filtrů) v zimním období 2008/2009 Odběrové zařízení 11

12 Charakteristiky odebraných částic Lokalita Období odběru Objem vzduchu [m 3 ] PM 2,5 PM 2,5 [µg/m 3 ] B[a]P [ng/m 3 ] k-pau [ng/m 3 ] Ostrava-Bartovice 03/ ,7 13,6 81,6 Ostrava-Poruba 03/ ,8 4,28 27,2 Karviná 04/ n.a. 1,88 12,1 Třeboň 11-12/ ,4 1,11 7,92 Filtr z Ostravy- Bartovic 12

13 Denní koncentrace PM2.5 během b HiVol odběrů v Ostravě (březen 2009) 180 Ostrava-Poruba Ostrava-Bartovice PM2.5 (µg/m 3 ) PM

14 Denní koncentrace B[a]P během b HiVol odběrů v Ostravě 110 Ostrava-Poruba Ostrava-Bartovice B[a]P (ng/m 3 ) B[a]P 14

15 EXPOZICE B[a]P STACION CIONÁRNÍ MONITORY Korelace DNA aduktů indukovaných extrakty z PM2.5 s obsahem B[a]P a k-pau ve studovaných lokalitách (Třeboň, Praha Libuš, Ostrava-Poruba, Ostrava-Bartovice, Karviná) DNA adducts vs. B[a]P DNA adducts vs. c-pahs Adducts / 10 8 nucleotides/m R 2 = Adducts / 10 8 nucleotides/m R 2 = B[a]P ng/m 3 k-pau: cpahs ng/m 3 dibenzo[a,h]anthracene(db[ah]a) benzo[ghi]perylene (B[ghi]P) chrysene (CHRY) indeno[1,2,3-cd]pyrene (I[1,2,3-cd]P) benz[a]anthracene (B[a]A) benzo[b]fluoranthene (B[b]F) benzo[k]fluoranthene (B[k]F) benzo[a]pyrene (B[a]P) 15

16 In vitro inkubace Dvě buněčné linie inkubovány po 24 h se všemi 5 extrakty org.látek (EOM) v koncentracích: 10, 30 a 60 µg/ml Po skončení inkubace buňky sklizeny a následně provedeny analýzy: stanovení genotoxicity (hladiny aduktů DNA) a analýza genové exprese na celogenomových čipech DNA adukty vznikají kovalentní vazbou DNAreaktivních látek na báze DNA (např. metabolity PAU) 16

17 Genotoxicita - DNA adukty 3,57 * * Cytotoxicita ~ 40% DNA adukty stanoveny metodou 32 P-postlabeling a vizualizovány autoradiograficky. 17

18 Z buněk vyizolována celková RNA RNA přepsána do značené crna procesem IVT Hybridizace crna vzorků na čipy celogenomová expresní analýza: přes dobře anotovaných genů Fluorescenční značení streptavidin-cy3 Genová exprese Skenování Illumina Bead Array Reader Analýza dat 18

19 Závěr Jak chemická analýza tak analýza biologických účinků (genotoxicita, genová exprese, karcinogenní potenciál a mutagenní potenciál a dioxinová aktivita) jasně ukazují na několikanásobně vyšší toxicitu organických látek vázaných na respirabilní prachové částice v Ostravě- Bartovicích než v Ostravě-Porubě. Vzhledem k potenciálním zdrojům v obou těchto lokalitách je v Ostravě-Bartovicích jasný dominantní vliv emisí z nedalekých 19 hutí.

20 ASTHMA BRONCHIALE U DĚTÍ 20

21 OSTRAVA PROGRAM ASTHMA BRONCHIALE A Radvanice a Bartovice -BIOMARKERY 100 dětí s diagnostikovaným asthma bronchiale a 100 dětí bez alergie, věk 6-15 let Kontrolní děti z okresu Praachatice, stejný počet a věkové rozmezí Genetické polymorfismy (768 genů - metabolism, DNA repair, imunitní systém, Illumina chips) Genová exprese (celý genom, Illumina chips) Oxidativní poškození (8 -oxodg, 15-F2T-isoP, proteiny) PAU-DNA adukty ze slin Vitamins A, C, E Kotinin 21

22 PRVNÍ PŘÍZNAKY ASTHMA BRONCHIALE V ZÁVISLOSTI NA VĚKU Prachatice Ostrava počet dětí < věkový interval - roky 22

23 ROZDÍLY MEZI DĚTMI S AB Respiračních onemocnění >5x/rok ve věku 2-5 let Asthma bronchiale aktivní v posledních 12 měsících NE ANO NE ANO počet dětí Prachatice Ostrava Prachatice Ostrava 23

24 VÝSLEDKY Asthma bronchiale na Prachaticku alergický typ astmatu, odpověď na alergen. Asthma bronchiale v Ostravě - nealergický typ astmatu, vyvolán iritanty znečištěné ovzduší, ETS, virové infekce. U dětí z R&B těžší průběh a delší trvání AB U dětí z R&B mnohem vyšší rodinný výskyt AB 24

25 KYSLÍKOVÉ RADIKÁLY Endogenní původ Exogenní původ O 2 - SOD H 2 O 2 kataláza GPx H 2 O + O 2 OH H 2 O Peroxidace lipidů Oxidace DNA Oxidace proteinů 25

26 VÝZNAM OXIDAČNÍHO POŠKOZENÍ U DĚTÍ Zvýšení nemocnosti dýchacích cest (bronchitis, asthma) Ovlivnění imunity Zvýšení expozicí PM2.5 a k-pau 7 dní před odběrem 26

27 8-oxodG v moči dětí p< oxodG (nmol/mmol) Ostrava N = 196 Prachatice N =

28 VZTAH GENOVÉ EXPRESE K ASTMATU Průduškové astma je komplexní onemocnění. Mezi hlavní faktory ovlivňující vznik a vývoj astmatu patří genetická predispozice a životní prostředí a jejich interakce. Cíl studie: Porovnání exprese (aktivity) genů astmatických a kontrolních dětí žijících ve znečištěné oblasti (Ostrava) s expresí genů astmatických a kontrolních dětí žijících v čisté oblasti (Prachaticko). 28

29 ANALÝZA GENOVÉ EXPRESE Princip čipové technologie Human HT-12 v3 Expression BeadChip 12 pozic pro 12 různých vzorků; detekce transkriptů téměř celého lidského genomu současně ( prób pro stejný počet transkriptů) próba = fragment DNA, představuje 1 gen transkripty značení fluorescenční barvou + vazba na příslušné (komplementární) próby Illumina Beadstation 500 GX detekce intenzity fluorescenčního signálu jednotlivých prób čím větší intenzita signálu větší počet transkriptů větší aktivita genu 29

30 VÝSLEDKY Výsledky prokazují deregulaci genů, která je specifická pro onemocnění, i pro sledovanou oblast Deregulace genů u astmatických dětí je rozdílná mezi znečištěnou a kontrolní oblastí. V každé oblasti byly pozorovány specifické deregulované geny při srovnání astmatických a kontrolních dětí: 17 transkriptů v kontrolní oblasti, 12 transkriptů v znečištěné oblasti. Při srovnání astmatických a kontrolních skupin byl pozorován významný vliv oblasti (92 a 57 transkriptů s > 1.5 násobnou změnou). 30

31 Nemocnost dětí 31

32 Studie zdravotního stavu dětí z Ostravy - Radvanic a Bartovic Cíl porovnat zdravotní stav dětí žijících v Radvanicích & Bartovicích se zdravotním stavem dětí z jiných částí Ostravy 1800 dětí narozených v letech dětských středisek v různých částech Ostravy Rozbor nemocnosti v prvých 6ti letech života Výskyt alergických onemocnění 32

33 Dotazník pro matky kojení školka sourozenci alergická onemocnění příznaky onemocnění mazlíčci obyvatelé bytu kouření bydlení typ bytu vytápění plynový spotřebič vaření vhkost plíseň 33

34 Dotazník pro lékaře dítě datum narození, současná a dřívější addresa porod, kojení vrozené vady a chronická onemocnění celkový zdravotní stav dítěte všechna onemocnění od narození do věku 6 let alergická onemocnění dítěte kožní testy a IgE na alergeny 34

35 Výskyt alergií ve věku 6 let 35

36 Procento dětí s AB podle roku narození 36

37 Záněty horních cest dýchacích kumulativní incidence/dítě 37

38 Onemocnění horních cest dýchacích R&B, 218 dětí 38

39 Angína kumulativní incidence/dítě 39

40 Zánět středního ucha kumulativní incidence/dítě 40

41 Zánět hrtanu/průdušnice kumulativní incidence/dítě 41

42 Zánět průdušek kumulativní incidence/dítě 42

43 Zápal plic kumulativní incidence/dítě 43

44 Výsledky Studie se zúčastnilo 1887 dětí. Sběr dotazníků od matek a pediatrů byl dokončen v červnu V současnosti je před dokončením digitalizace dat a probíhá čištění dat. V porovnání s dětmi registrovanými u dvou dětských lékařek v Moravské Ostravě mají děti z R&B vyšší nemocnost. Výsledky nejsou adjustovány pro faktory ovlivňující nemocnost dětí a v průběhu dalších analýz budou upřesňovány. 44

45 PODĚKOV KOVÁNÍ Podpořeno granty MŽP ČR Projekt AIRGEN (čís. SP/1b3/8/08) MŠMT ČR Projekt AIRTOX (čís. 2B08005) 45

46 PODĚKOV KOVÁNÍ E. H. A. A. P. A. J. Dejmková Líbalová Milcová Pastorková Rössner, Jr. Rössnerová Schmuczerová I. M. O. V. N. J. L. Solanský Špátová Štveráková Švecová Tabashidze Topinka Tulupová L. Z. E. Holý Pokorná Schallerová Pediatři a dětské sestry v Ostravě a okrese Prachatice 46

47 .. a Vám za pozornost! 47

48 Střední délka života neboli naděje dožití je statistický údaj udávající průměrný, tedy předpokládaný, věk, jehož dosahují členové dané populace. Hodnota vyjadřuje modelově očekávanou zbývající délku života při stáří jedince x (pro x=0 tedy při narození) při struktuře úmrtnosti pro daný rok vyhodnocení. Hodnoty ovlivňuje ekonomika země, infrastruktura (pozitivně především vodní zdroje a čištění odpadu, negativně exhalace), stav zdravotnictví, úroveň kriminality, vojenský stav země, životní prostředí a řada dalších faktorů. 48