ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ 2010 (ČHMÚ) Lokalita PM10 µg/m 3 PM2.5 µg/m 3 B[a]P ng/m 3 Ostrava-Poruba 39.9±41.4 33.2±37.0 3.8±6.2 Ostrava-Bartovice 61.7±45.6 46.7±38.2 7.2±8.1 Karviná 54.3±50.0 X 6.3±8.8 Havířov 52.9±58.2 X X Praha-Smíchov 37.9±20.1 21.1 ±14.2 X Praha-Libuš 27.4±16.9 20.3±13.1 0.9±1.2 České Budějovice 25.2±16.9 X 1.5±1.8 x -neměřeno
VÝSLEDKY MOLEKULÁRNĚEPIDEMIOLOGICKÝCH STUDIÍ (genomováfrekvence translokací-fish, mikrojadérka, fragmentace DNA ve spermiích) koncentrace >1 ng B[a]P/m 3 v ovzduší RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ (WHO Bonn 6. 11. 2009)
VÝZNAM k-pau VE ZNEČIŠTĚNÉM OVZDUŠÍ RIZIKO PRO LIDSKÉ ZDRAVÍ výsledky plodnost respirační kardiovaskulární těhotenství mužů nemocnost dětí, onemocnění, (IUGR, LBW, psychický cukrovka, působí jako ED) vývoj nádory
VLIV B[a]P NA EXPRESI GENŮ V TĚHOTENSTVÍ
Vývoj koncentrací benzo[a]pyrenu (roky)
Vývoj koncentrací polutantů (měsíce) B[a]P benzen PM2.5
Výsledky stanovení DNA aduktů v žilnía pupečníkovékrvi a v placentě (Porovnání - Praha a České Budějovice) Žilní krev matky Pupečníková krev Placenta Adukty/10 8 nukl. N Průměr ± S.D. B[a]P-like Celkové B[a]P-like Průměr ± S.D. Celkové Průměr ± S.D. B[a]P-like Celkové Praha 80 0.24±0.18 1.23±1.09 0.23±0.18 0.98±0.89 0.24±0.18 1.15±1.06 Čes. Budějovice 76 0.44*±0.39 1.59*±1.46 0.41*±0.41 1.40*±1.31 0.54*±0.48 1.94* #±1.46 *p<0.001 významně vyšší hladiny celkových i tzv. B[a]P specifických DNA aduktůve všech tkáních byly nalezeny u matek a dětíz Českých Budějovic #p<0.001 významně vyšší hladiny hladiny DNA aduktů v placentě než v žilní a pupečníkovékrvi u mateka dětíz Českých Budějovic
Microarray analýza genové exprese - metodika Odběr vzorků - stabilizace expresního profilu (RNAlater, PAX system, LeukoLOCK) Izolace RNA a ověření kvality (Agilent Bioanalyzer) Gene expression profiling - přepis RNA do crna (Ambion) - hybridizace na HumanRef-8 Expression BeadArrays - skenování (Illumina ArrayReader) Statistická analýza dat (Illumina BeadStudio Software, R program)
Změny v transkriptomu těhotných žen v Praze vs. Českých Budějovicích Soubor: 35 nekuřaček z Prahy vs. 52 nekuřaček z Č. Budějovic - periferní krev (PB), placenta(pl), pupečníková krev (UCB) Množství polycyklických aromatických uhlovodíků v ovzduší v Praze se začíná významněsnižovat Zvýšená hladina DNA aduktů ve všech typech tkání matek z Č. Budějovic v porovnání s Prahou Vyšší hladina peroxidovaných lipidů u vzorků z Prahy Cíl:srovnáníexpresních profilůvzorkůpb, PL a UCB získaných od těhotných žen zobou lokalit vzhledem kodlišnému působenígenotoxických látek vtěchto lokalitách
Periferní krev (PB) VYBRANÉPROCESY SE ZMĚNOU EXPRESE - Změna 418 genů: 255 / 163 genů v ČB zvýšená exprese v ČB geny spojené s působením genotoxických látek, imunitní odpovědí a autoimunitními chorobami Placenta (PL) - Změna 1170 genů: 669 / 501 genů v ČB zvýšená exprese v ČB geny spojené s působením genotoxických látek, stresem, zánětlivou reakcí, tvorbou vaskulárního systému snížená exprese v ČB genů regulující funkce placenty Pupečníková krev (UCB) - Změna 104 genů: 37 / 67 genů v ČB zvýšená exprese v ČB geny spojené s působením genotoxických látek snížená exprese v ČB geny spojené s imunitní odpovědí a autoimunitními chorobami PB PL UCB
ZÁVĚRY 1. Detekce zvýšenéexprese genůspojených spůsobením genotoxických látek ve všech tkáních z ČB je v souladu s vyšší expozicí genotoxickým látkám naměřenou v této lokalitě. vysokámíra tkáňovéspecifity (zejména u pupečníkové krve) opačný trend deregulace některých buněčných drah mezi vzorky periferní a pupečníkové krve (specifickéimunitníprocesy a snimi asociované autoimunitní choroby aktivované u perifernía naopak suprimovanéu pupečníkovékrve zčb Periferní krev 384 7 27 0 91 Placenta 6 Pupečníková krev 1137 2. Vysoký počet genů detekovaný u PL a naopak nízký u UCB, malý překryv deregulovaných genů mezi UCB a ostatními tkáněmi a opačná regulace imunitních procesů jsou známky, které poukazují alespoň na částečnou detoxifikační funkci placenty.
PROGRAM OSTRAVA 1. 2. Projekt AIRGEN (MŽP ČR č. SP/1b3/8/08) Projekt AIRTOX (MŠMT ČR č. 2B08005)
IN VITRO STUDIE
PROFILES OF COLLECTED SAMPLES Locality Time of collection Volume of air [m 3 ] PM 2.5 PM 2.5 [μg/m 3 ] B[a]P [ng/m 3 ] c-pau [ng/m 3 ] Ostrava-Bartovice 03/2009 29 900 36.7 13.6 81.6 Ostrava-Poruba 03/2009 35 200 25.8 4.28 27.2 Karvina 04/2009 47 400 n.a. 1.88 12.1 Trebon 11-12/2008 44 700 11.4 1.11 7.92 Filter from Ostrava- Bartovice
Genotoxicita DNA adukty Cytotoxicita < 10%
EXPOSURE TO B[a]P STATIONARY MONITORING Correlation ofdna adductsinduced byextractsfrompm2.5 with the content of B[a]P and c-pahs for studied localities (Trebon, Prague Libus, Ostrava-Poruba, Ostrava-Bartovice, Karvina) DNA adducts vs. B[a]P DNA adducts vs. c-pahs Adducts / 10 8 nucleotides/m 3 20.0 16.0 12.0 8.0 4.0 0.0 0 R 2 =0.779 0.5 1 1.5 2 2.5 B[a]P 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) Adducts / 10 8 nucleotides/m 3 c-pahs: 20.0 16.0 12.0 8.0 4.0 0.0 2 R 2 =0.762 4 6 8 10 12 cpahs ng/m 3 benz[a]anthracene(b[a]a) benzo[b]fluoranthene (B[b]F) benzo[k]fluoranthene(b[k]f) benzo[a]pyrene(b[a]p)
ZDRAVOTNÍSTAV U DĚTÍ
Z. horních cest dýchacích + průdušek+hrtanu a průdušnice +plic +angína +z.středního ucha Incidence/dítě 7 6 5 4 3 2 1 1 st 2 nd 3 rd 4 th 5 th 6 th roky M.O. (413) Hrab. (595) Zábř. (348) Por. (313) R. a B. (154)
ASTHMA BRONCHIALE U DĚTÍ
Comparison of no asthma vs. asthma t-test results In the Venn diagrams shown below, the t-test results obtained using all experiments either with a p-value cutoff of 0.01 or a p-value cutoff of 0.01 and at least a 1.5 fold change are compared no asthma vs. asthma P-value 0.01 P-value 0.01 fold change 1.5 no asthma vs. asthma control region no asthma vs. asthma no asthma vs. asthma control region genes specific for asthma in Prachatice no asthma vs. asthma Ostrava genes specific for asthma in Ostrava no asthma vs. asthma Ostrava no genes common for both regions
SOUHRN Asthma bronchiale na Prachaticku -alergickýtyp astmatu, odpověď na alergen. Asthma bronchiale vostravě-nealergickýtyp astmatu, vyvolániritanty -znečištěnéovzduší, ETS, virové infekce.
MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÁ STUDIE
PROGRAM OSTRAVA MOLEKULÁRNĚ EPIDEMIOLOGICKÁ STUDIE skupiny: 1. Městštístrážnici v Praze (kontroly, N = 65) 2. Úředníci v Ostravě (indoor, N = 70) 3. Městští strážnici v Karviné (N = 23) 4. Městští strážnici v Havířově (N = 20) 5. Dobrovolníci v Ostravě-Radvanicích (N=28)
HUMAN STUDIESAND BIOMARKERS OF EXPOSURE, EFFECT AND SUSCEPTIBILITY PM2.5 Stationary monitoring DNA adducts by 32 P-postlabeling c-pahs Personal monitoring Stationary monitoring VOC Personal monitoring Stationary monitoring Cotinine Chromosomal aberrations FISH, micronuclei Oxidative damage 8-oxodG, 15-F2T-isoP, proteins, SCGE Triglycerids, Total, HDL and LDL cholesterol Genetic polymorphisms Vitamins A, C,E Gene expression
PERSONÁLNÍODBĚRY OSTRAVSKO 11. 28. 1. 2010 B[a]P 14.6 ng/m 3
Autoradiographs of thin layer chromatograms with DNA adduct pattern of: DNA isolated fromlymphocytes of subject sampled in January 2004 (1 st sampling period) Water blank Positive control (DNA isolated from the lung of rats intraperitoneally treated with 100 mg B[a]P/kg b.w.)
DNA adukty N B[a]P ng/m 2 2009 2010 DNA adukty/10 8 nukleotidů B[a]P like Celkové 2009 2010 2009 2010 Praha 64 0.80±0.55 2.86 ±1.87 0.21 ±0.06 0.25 ±0.12 1.30 ±0.41 1.37 ±0.47 Ostravsko 98 2.73±2.60* 14.8 ±13.3* 0.28 ±0.08* 0.16 ±0.06* 1.37 ±0.37 1.03 ±0.33* Kontrola 42 0.80 ±0.62 0.10 ±0.03 0.76 ±0.20
CYTOGENETIC ANALYSIS FISH analysis t(ab);t(ab);t(ba) Three translocations between chromosome 1 and unpainted chromosomes
GENOMOVÁ FREKVENCE TRANSLOKACÍ FISH N B[a]P % AB.B. F ng/m 2 G /100 2009 2010 2009 2010 2009 2010 Praha 60 0.80±0.55 2.86 ±1.87 0.27 ±0.18 0.23 ±0.15 1.43±1.15 1.39 ±1.03 Ostravsko 98 2.73±2.60 14.8 ±13.3* 0.26 ±0.19 0.22 ±0.18 1.44 ±1.23 1.25 ±1.18 Kontrola 42 0.80 ±0.62 0.21 ±0.16 1.13 ±1.01
Hladiny 15-F2t-IsoP v krevní plasmě vzimním období2009 a 2010 vpraze a na Ostravsku. Lokalita Praha (N=65) Ostravsko (N=100) Zima 2009 Zima 2010 Zima 2009 Zima 2010 Průměr 165.9 256.5 279.3 279.5 Směrodatná odchylka 41.7 104.7 330303.6 124.5 Median 158.4 236.9 179.2 252.3 Minimum 108.7 119.6 101.3 90.6 Maximum 321.2 647.8 2410.3 814.6 Porovnánílokalit (Praha vs. Ostravsko) <0.001 v rámci období2009(p) Porovnáníobdobí(2009 vs. 2010) v rámci lokality Praha(p) <0.001
OTÁZKY VZTAH DÁVKY A ÚČINKU? MOŽNÁADAPTIVNÍ ODPOVĚĎ
ZÁVĚR Zvýšená expozice k-pau ovlivňuje expresi genu XRCC5, který patrněsnižuje frekvenci translokací u jedinců v Ostravě. Zvýšená hladina vitaminu C a E u jedinců v Ostravě snižuje hladinu 8-oxodG v moči.
STŘEDNÍ DÉLKA ŽIVOTA V LETECH 1982-2008
77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 Střednídélka života ve zneč. a čistšíoblasti MSK, v Praze, v pánvi ÚK a ČR muži 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 znečištěné čistší Praha pánev ČR Střední délka života 1982
PROGRAM OSTRAVA -NOVÉPOZNATKY Zdravotnístav dětí Významné zvýšení respirační nemocnosti dětí z Ostravy R&Bv předškolním věku, zejména v 1. roce života (negativní ovlivnění imunity?)
PROGRAM OSTRAVA -NOVÉPOZNATKY Studium vlivu genetické výbavy na astma u dětí Asthma bronchiale na Prachaticku alergický typ astmatu, odpověď na alergen Asthma bronchiale v Ostravě nealergický typ astmatu, vyvolán iritanty znečištěné ovzduší ETS, virové infekce
PROGRAM OSTRAVA -NOVÉPOZNATKY Molekulárně-epidemiologickástudie: vliv znečištěného ovzduší na lidský organismus Vysokáenvironmentálníexpozice B[a]P neindukujeu chronicky zatíženépopulace poškozenídna dle předpokládaného vztahu dávky a účinku. Vliv vysoké expozice B[a]P byl pozorován pouze u jedinců z nezatížené lokality, kteří byli ve znečištěné oblasti po 3 týdny. Indukce reparačního genu a vliv vitaminůc a E naznačujímožnou adaptivníodpověd na ovzdušíznečištěnék-pau u chronicky zatížené populace.
PROGRAM OSTRAVA -NOVÉPOZNATKY Molekulárně-epidemiologickástudie: vliv znečištěného ovzduší na lidský organismus Koncentrace B[a]P > 1 ng/m 3 zvyšují peroxidaci lipidů (urychlení procesu stárnutí, zvýšení kardiovaskulární úmrtnosti)
PROGRAM OSTRAVA -NOVÉPOZNATKY Studie in vitro: studium mechanismůtoxického působenílátek vázaných na respirabilních prachových částicích biologickáaktivita extraktůz PM2.5 je podmíněna zejména koncentrací k-pau vázaných na povrchu částic vysokékoncentrace k-pau v MSK ve srovnánís jinými lokalitami v ČR (Praha, Třeboň, Teplice) jsou výsledkem znečištění ovzduší průmyslem
PROGRAM OSTRAVA HODNOCENÍRIZIKA 1) 2) 3) 4) Koncentrace B[a]P > 1 ng/m 3 /rok (standard EU) jsou dlouhodobě překračovány Prokázaným důsledkem současného znečištěníovzdušíje zvýšenánemocnost dětípředškolního věku, asthma bronchiale u dětí, a kardiovaskulární úmrtnosti Současnánepřízniváenvironmentálnízátěžbude ovlivňovat zdravotní stav populace MSK patrně i příštích 20-30 let Na úrovni vlády ČR je nutnépřijmout opatření, aby se znečištění ovzduší snížilo na úroveň jiných oblastí ČR
PODĚKOVÁNÍ O. R. E. M. M. F. Z. H. A. A. P. Beskid Brdička Dejmková Dostál Dostálová Kotěšovec Krejčík Líbalová Milcová Pastorková Rössner, Jr. A. E. J. J. I. M. O. V. N. J. H. Rössnerová Rychlíková Schmuczerová Skorkovský Solanský Špátová Štveráková Švecová Tabashidze Topinka Votavová L. Z. E. Holý Pokorná Schallerová KÚOstrava MP Karviná MP Havířov MP Praha 1 a 5 Dobrovolníci z Radvanic
PODĚKOVÁNÍ Podpořeno granty MŽP ČR Projekt AIRGEN (čís. SP/1b3/8/08) MŠMT ČR Projekt AIRTOX (čís. 2B08005)