La malattia di Alzheimer è una malattia progressiva del cervello che alla fine elimina chi soffre della sua capacità di ricordare, comunicare e vivere in modo indipendente. Di 2050, lo è proiettato influenzare quasi 14 milioni di americani e le loro famiglie, con un costo economico di un trilione di dollari - più del totale combinato stimato per il trattamento di malattie cardiache e cancro.

Tra le principali cause di morte in America, il morbo di Alzheimer è l'unico che al momento non possiamo prevenire, curare o addirittura arrestare. Nostro Ultime ricerche cerca di cambiare questa situazione fornendo una migliore comprensione delle cause e dei meccanismi ambientali alla base della malattia.

Le nostre scoperte ci portano a concludere che l'inquinamento dell'aria esterna, sotto forma di minuscole particelle rilasciate da centrali elettriche e automobili che filtrano nei nostri polmoni e nel sangue, potrebbe quasi raddoppiare il rischio di demenza nelle donne anziane. Se i nostri risultati sono applicabili alla popolazione generale, l'inquinamento da particolato fine nell'aria ambiente può essere responsabile di circa uno su cinque casi di demenza.

Questo studio, il primo a combinare l'indagine epidemiologica umana con esperimenti su animali, aggiunge a crescente corpo di ricerca da tutto il mondo che collega l'inquinamento atmosferico alla demenza. Fornisce anche le prime prove scientifiche che un gene di rischio di Alzheimer critico, APOE4, interagisce con le particelle d'aria per accelerare l'invecchiamento cerebrale.

Dove c'è fumo

Ricerca precedente alla University of Southern California ha già stabilito che l'inquinamento atmosferico accelera il rischio di avere un infarto. Sulla base di questo lavoro, abbiamo stabilito il Gruppo AirPollBrain per esaminare se e come l'esposizione al particolato fine - noto come PM2.5 perché le particelle misurano micrometri 2.5 o meno di diametro - influisce sull'invecchiamento del cervello.

Abbiamo progettato questo studio per rispondere a tre ampie domande. Innanzitutto, volevamo sapere se le persone anziane che vivono in luoghi con livelli più elevati di PM2.5 all'aperto hanno un aumentato rischio di compromissione cognitiva, in particolare la demenza. Volevamo anche sapere se le persone che portano il gene ad alto rischio per la malattia di Alzheimer, APOE4, sono più sensibili al danno potenzialmente causato dall'esposizione a lungo termine a PM2.5 nell'aria.

La nostra terza domanda riguardava la possibilità di osservare risultati simili con esposizioni controllate a particelle in topi modificati per trasportare geni di Alzheimer umano. Se trovassimo effetti simili nei topi, potrebbe far luce su possibili meccanismi alla base di ciò che sta accadendo nel cervello umano.

Ci siamo concentrati su donne anziane e topi femmina perché APOE4 conferisce un maggiore rischio di malattia di Alzheimer nelle donne rispetto agli uomini.

Soggetti umani

Per la componente di studio epidemiologico umano, abbiamo collaborato con gli investigatori del Studio sulla memoria dell'iniziativa per la salute delle donne, o CAPRICCI, che ha seguito un ampio gruppo di donne più anziane a livello nazionale, a partire dal tardo 1990s quando queste donne erano 65 agli 79 di anni, ma non avevano la demenza o alcun danno cognitivo significativo.

Abbiamo combinato i dati di monitoraggio EPA e le simulazioni della qualità dell'aria per costruire un modello matematico che ci consentisse di stimare il livello PM2.5 quotidiano in tutti i luoghi in cui queste donne vivevano da 1999 a 2010. Poiché il WHIMS ha seguito da vicino i partecipanti allo studio, siamo stati in grado di raccogliere informazioni dettagliate su altri fattori che possono influenzare il rischio di demenza, come il fumo, l'esercizio fisico, l'indice di massa corporea, la terapia ormonale e altri fattori di rischio clinici come diabete e cuore malattia. Questo ci ha permesso di tenere conto di questi altri fattori e di isolare meglio gli effetti dell'esposizione all'inquinamento atmosferico.

Abbiamo scoperto che le donne esposte a livelli più alti di PM2.5 presentavano tassi più rapidi di declino cognitivo e un rischio più elevato di sviluppare demenza. Le donne anziane che vivevano in luoghi in cui i livelli di PM2.5 superavano lo standard della Environmental Protection Agency degli Stati Uniti avevano un 81% di rischio maggiore di declino cognitivo globale e il 92% di probabilità maggiore di sviluppare demenza, compreso l'Alzheimer. Questo rischio ambientale generato dall'esposizione a lungo termine a PM2.5 era da due a tre volte maggiore tra le donne anziane con due copie del gene APOE4, rispetto alle donne che avevano solo il rischio genetico di base senza il gene APOE4.

Le aree di non intrattenimento non soddisfano lo standard EPA. Le aree designate non classificabili non hanno abbastanza dati di monitoraggio verificati per dimostrare che soddisfano lo standard, ma stanno lavorando con EPA per migliorare i propri dati. USEPA

Modelli di mouse

Per gli studi di laboratorio, abbiamo esposto topi femmina con geni di Alzheimer all'inquinamento atmosferico nanometrico per le settimane 15. Il tecnologia di raccolta delle particelle d'aria, inventato dal nostro collega Constantinos Sioutas della Viterbi School of Engineering dell'USC, raccoglie particelle d'aria dai bordi del campus della USC come campione rappresentativo di aria proveniente dalle aree urbane.

I dati sperimentali hanno mostrato che i topi sistematicamente esposti a questo particolato accumulavano depositi più grandi di proteine ​​chiamati beta-amiloide nel loro cervello. Nell'uomo, la beta-amiloide è considerata un driver patologico della neurodegenerazione ed è uno dei principali bersagli degli interventi terapeutici per prevenire l'insorgenza dell'Alzheimer o rallentarne i progressi. Simile alla nostra osservazione epidemiologica nelle donne anziane, questi effetti erano più forti per i topi femmina APOE4, che sono predisposti alla malattia di Alzheimer.

Studi futuri

I nostri studi futuri esamineranno se questi risultati si applicano anche agli uomini e se eventuali farmaci in fase di sviluppo possono fornire protezione contro l'esposizione all'inquinamento atmosferico. Serve anche più lavoro per confermare una relazione causale e capire come l'inquinamento atmosferico penetra e danneggia il cervello.

L'invecchiamento cerebrale dovuto all'esposizione all'inquinamento atmosferico potrebbe iniziare allo sviluppo, quindi vogliamo anche esaminare l'esposizione precoce alla vita dell'inquinamento atmosferico in relazione alla malattia di Alzheimer. Lo sappiamo già obesità ed diabete sono i fattori di rischio di Alzheimer. Sappiamo anche che i bambini che vivono vicino alle autostrade tendono ad essere più obesi, un effetto aggravato se gli adulti in casa sono fumatori.

Basandosi su modelli di topo esistenti, si potrebbe predire che l'esposizione allo sviluppo dell'inquinamento atmosferico potrebbe aumentare il rischio per la malattia di Alzheimer. Questo è un pezzo importante del puzzle scientifico che vorremmo capire meglio.

Inquinamento atmosferico, salute pubblica e politiche

L'inquinamento atmosferico non conosce confini. Ciò fornisce al nostro studio implicazioni globali che dovrebbero essere prese seriamente dai politici e dai funzionari della sanità pubblica.

Il Clean Air Act richiede che l'Environmental Protection Agency si sviluppi Standard nazionali di qualità dell'aria ambiente che forniscono un adeguato margine di sicurezza per proteggere le popolazioni sensibili, come i bambini e gli anziani. In 2012 l'EPA ha rafforzato lo standard americano per PM2.5. Nondimeno, in 2015 quasi 24 milioni di persone vivevano in contee che ancora possedevano livelli insalubri di inquinamento delle particelle durante tutto l'annoe oltre 41 milioni ha vissuto in contee che hanno subito picchi di inquinamento a breve termine.

Studi recenti hanno dimostrato che la prevalenza della demenza negli Stati Uniti è diminuita tra 2000 e 2012. Tuttavia, non sappiamo se questa tendenza sia collegata alle normative sull'inquinamento atmosferico, o se le esposizioni a livelli inferiori di PM2.5 negli ultimi anni rappresentino ancora un qualche grado di minaccia a lungo termine per gli americani più anziani, specialmente quelli a rischio di demenza.

Se l'esposizione a lungo termine a PM2.5 aumenta effettivamente il rischio di demenza, ciò implicherebbe che le organizzazioni sanitarie stiano sottovalutando il già elevato carico di malattia ei costi dell'assistenza sanitaria associati all'inquinamento atmosferico. Ad esempio, l'ultima valutazione dell'Organizzazione mondiale della sanità di il carico globale di malattia causato da PM2.5 non include la demenza. I livelli di inquinamento atmosferico sono molto più alti in India, Cina e in molti altri paesi in via di sviluppo rispetto ai livelli USA.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità raccomanda di ridurre il PM 2.5 a una media annuale di microgrammi 10 per metro cubo. Phoenix 7777 / Wikipedia, CC BY-SA

Allo stesso modo, l'EPA ha stimato che il Clean Air Act fornirà quasi US $ 2 trilioni di benefici tra 1990 e 2020, in gran parte da decessi e malattie ridotti. Se esiste una connessione tra inquinamento da particolato e demenza, il Clean Air Act potrebbe fornire benefici ancora maggiori rispetto alla stima dell'EPA.

Gli Stati Uniti Piano nazionale per affrontare la malattia di Alzheimer, che è stato richiesto dalla legislazione emanata in 2011, mira a prevenire o trattare efficacemente la malattia di Alzheimer da 2025. Riteniamo che qualsiasi misura che possa compromettere il funzionamento dell'EPA o allentare norme sull'aria chiare avrà conseguenze non intenzionali che renderanno difficile raggiungere questo obiettivo.

Circa l'autore

Caleb Finch, professore universitario, Leonard Davis School of Gerontology, University of Southern California e Jiu-Chiuan Chen, professore associato di medicina preventiva, University of Southern California

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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