Výsledky nové studie potvrdily obavy lékařů. Po relativně krátké době, kdy byly laboratorní myši vystaveny emisím motorových vozidel, se u nich projevilo významné poškození mozku. K nejzávažnějším příznakům patřily ty, které byly spojené se ztrátou paměti a Alzheimerovou chorobou. Čím a jak je to způsobeno?
Kdyby tedy např. krysy pravidelně používaly městskou dopravu nebo dojížděly denně autem, mohly by se u nich rychle projevit rostoucí problémy s orientací v labyrintu ulic a dálničních komunikací.
To je alarmující zjištění ve vztahu k možným důsledkům pro člověka. Nejednalo se samozřejmě o první studii, která by zkoumala souvislosti mezi znečištěním způsobeným výfukovými plyny a nejrůznějšími zdravotními problémy.
V centru pozornosti již byly různé typy nádorových onemocnění i onemocnění srdce, oběhového systému (ateroskleróza, kornatění tepen), plic nebo zažívacího traktu.
Jak autoři uvádějí, nyní se jedná o první studii, která zkoumala fyziologický efekt znečištění ovzduší výfukovými plyny na mozkové buňky.
Řada velmi nepříjemných zjištění
Epidemiologické důkazy naznačují, že úroveň kognitivních funkcí (zpracování informací, chápání) je závislá na míře vystavení znečištěnému ovzduší během života.
U dospělých jedinců středního věku byl nižší výkon spojen např. s působením ozonu, poruchy poznávacích funkcí dětí školního věku byly spojovány s účinky produktů spalování fosilních paliv, výskyt autismu souvisel s bydlením v blízkosti dálniční komunikace.
Jedna ze studií prokázala závislost nižšího IQ u dětí vystavených v prenatálním období vyšším koncentracím složitějších (polycyklických) aromatických uhlovodíků z výfukových plynů. I proto se vědci z Viterbiho školy inženýrských studií při University of South Carolina v Los Angeles v USA rozhodli podívat se důkladně na to, co a jak ze znečištěného ovzduší mozku škodí.
Smogem poškozené neurony
Prvním krokem bylo nalezení způsobu, jak co nejpřesněji přenést podmínky a složení znečištění z dálnice do laboratoře.
Jeden z vědců, kteří se na studii podíleli, Constantinos Sioutas, vyvinul unikátní technologii pro zachytávání a sběr částic vyskytujících se ve znečištěném vzduchu na silnicích a dálnicích. Zachycuje je v kapalné suspenzi a posléze dokáže vytvořit téměř identické složení znečištěného vzduchu v laboratoři.
Pro své experimenty vědci zvolili tkáňové kultury nervových buněk, neuronů, laboratorní krysy. Působení znečištěného vzduchu bylo rozděleno do tří pětihodinových dávek týdně v průběhu deseti týdnů. Jak buňky ve zkumavce, tak mozkové buňky živých hlodavců vykazovaly podobné změny.
A nešlo o změny zanedbatelné! Značně poškozeny byly mozkové buňky, podílející se na učení a pamatování!
Nebezpečné a neviditelné nanočástice
Mozky hlodavců vykazovaly podobné změny jako mozky lidí trpících Alzheimerovou chorobou nebo mozky vykazující jiné příznaky předčasného stárnutí a ochabování funkcí.
Co určitě nepotěší rodiče dovážející denně autem děti z okrajových částí města do škol v centru, je to, že mozkové buňky hlodavčích mláďat byly emisemi poškozeny už během svého vývoje.
Emise z automobilů obsahují nepříjemně bohatý výběr známých sloučenin poškozující zdraví, ale při podrobných analýzách poškozených buněk se překvapivě ukázalo, že ty nehrají hlavní roli.
Tím, co vyvolávalo onemocnění, byly nanočástice – produkty spalování upravených fosilních paliv a opotřebovávání součástí vozidel a povrchu silnic a dálnic.
Velikost nebezpečných částic se pohybuje mezi několika desítkami až dvěma sty nanometry – asi tisícina šířky lidského vlasu. Proto jsou také neúčinné filtrační systémy! Částice jimi hravě proklouznou, jsou nepolapitelné a neviditelné….
Velmi nebezpečná biochemie
Zatím máme málo informací o hromadění inhalačních škodlivin v mozku, kam jsou dopravovány podle některých prací i skrze nosní sliznici čichovými neurony.
Vzhledem k jejich velikosti nejsou účinně odstraňovány přirozenou filtrací na sliznicích ani nejsou rozeznávány makrofágy (buňkami které pohlcují cizorodé částice), a jsou tak distribuovány do celého těla včetně mozku.
Působením znečištěného vzduchu se měnily vybrané neuronové a gliové aktivity (aktivity nervové a podpůrné nervové tkáně) u myší. V mozkové kůře se zvýšila hladina některých specifických informačních a regulačních molekul i několika enzymů (proteinkináz), které jsou spojené se zánětlivými procesy.
To ukazuje na poškození buněk právě zánětlivými procesy a oxidačním stresem. V hippokampu (součást limbického systému důležitá i pro paměť a učení) byla detekována tzv. NMDA (N-methyl-D-asparagová kyselina), která poškozuje nervový systém.
Omezuje totiž účinek nejdůležitějšího neurotransmiteru glutamátu (viz rámeček) a běžně se v tkáních nenachází.
Jak si zachránit rozum
„Výsledky studie nelze jen tak smést pod stůl, protože to by znamenalo, že je nám – řečeno velmi lapidárně – lhostejné, že hloupneme, nebo mírnějším způsobem, že jsou ohroženy naše rozumové schopnosti.
Samozřejmě to vede k otázce, jak můžeme chránit obyvatele měst před tímto typem toxicity? A to je obrovská neznámá,“ říká neurobiolog Caleb Finch, který se zabývá neurobiologickými procesy stárnutí.
I proto, že v obecném měřítku je ochotno přiznat nutnost řešení daleko víc lidí, než když dojde každý z nich jednotlivě k volbě, zda pojede autem, autobusem, nebo na kole.
„Situaci by neřešilo ani to, kdyby byla všechna vozidla poháněna elektromotory. Opotřebovávání součástek automobilů a povrchu komunikací se tím neodstraní a část znečištění se patrně jen přesune jinam – do oblasti, kde se elektrická energie bude vyrábět spalováním fosilních paliv,“ konstatuje Caleb Finch.
Horké otázky k zodpovězení
Reakce hlodavčích neuronů na nanočástice ze znečištění vzduchu automobilovou dopravou poskytnou tak nový model pro studium souvislostí znečištění vzduchu ve městech s poruchami poznávacích funkcí a souvisejících patologických změn nervového systému.
Autoři jsou přesvědčeni o nutnosti následných studií, zaměřených na několik témat.
Za prvé potvrzení prvních výsledků experimenty v dalších laboratořích.
Jako další důležité směry výzkumu vidí vědci zkoumání vlivu toxických částic na prenatální vývoj jedinců, na ovlivnění celkové délky života zvířat vystavených působení emisního znečištění.
Zajímavé by rovněž bylo prozkoumání možných reakcí, jichž se nějakým způsobem nanočástice mohou účastnit v ovzduší (např. reakcí ozonu), a možných reakcí mezi zkoumanými znečišťujícími částicemi a mozkovými buňkami.
Nejen v baru houstne dým…
*Součástí výfukových plynů je asi 200 látek.
*Vodní pára, plynný dusík, oxid uhličitý, oxidy dusíku – dusný a dusičitý, oxid uhelnatý, prachové částice, benzen, formaldehyd, benzopyren a další polyaromatické uhlovodíky, olovo, síra, rtuť, arzen a jejich sloučeniny, dioxiny, v některých případech formaldehyd, acetaldehyd a mnohé další.
*Převážně dýchací cesty poškozují např. oxidy dusíku nebo prachové částice.
*Jiné, např. toluen, styren, formaldehyd, benzopyren patří mezi rakovinotvorné látky.
*Částice se ve znečištěném ovzduší vyskytují v různých velikostech a mohou se na ně vázat molekuly plynných sloučenin.
*Větší částice, tzv. polétavý prach zanáší molekuly různých škodlivin hluboko do plic. *Rozsah škod, za které jsou zodpovědné nejmenší, neviditelné, nepolapitelné a neodfiltrovatelné nanočástice, je předmětem výzkumu.
Vzruchy v přímém přenosu
*Neurotransmitery, jinak také nervové mediátory, přenašeče signálu v nervových buňkách, předávají jednosměrně vzruch z řídící buňky přes nervový spoj (synapsi) do řízených buněk (nervových, žlázových, svalových).
Tam se vážou určitým způsobem na svá vazebná místa, receptory, a to vyvolává potřebnou reakci.
*Glutamová kyselina je nejdůležitějším excitačním (nabudivým) neurotransmiterem v centrální nervové soustavě (zajišťuje až 75 % excitace) a v sítnici oka.
*Opačně obvykle působí kyselina γ-aminomáselná (GABA, gamma aminobutyric acid), tedy naopak tlumivý, inhibiční neurotransmiter, která vzniká štěpením glutamové kyseliny.
*Některé neurotransmitery nebo naopak jejich antagonisté (látky, které ruší jejich účinek) se používají jako léky při neurologických (Parkinsonova choroba) a psychiatrických onemocněních (endogenní deprese, schizofrenie apod.).
