Vliv znečištění ovzduší na kardiovaskulární mortalitu

Souhrn

Znečištění ovzduší je tvořeno směsí plynů, kapalin a pevných částí. Největší pozornost se věnuje malým prachovým částicím (průměr pod 10 μm), ve kterých bylo zjištěno tisíce látek a které pronikají až do bronchiálního stromu. Ještě menší částice (průměr pod 2,5 μm) pronikají až do alveolů a ty nejjemnější i do cirkulace. Částice v místě deponování vyvolávají kaskádu zánětlivých dějů a oxidační stress. Jejich krátkodobé i dlouhodobé působení vyvolává řadu patofyziologických dějů.

Z epidemiologických prací vyplývá, že vyšší koncentrace škodlivin jsou obvykle spojeny s vyšší nemocností a mortalitou, celkovou i kardiovaskulární. Škodlivé působení je relativně malé a může být překryto jinými vlivy, zejména klasickými rizikovými faktory. Znečištění však působí na velké množství lidí, a to je závažné. V USA již bylo prokázáno, že dlouhodobé snížení znečištění ovzduší je provázeno prodloužením střední délky života.

Klíčová slova:
znečištění ovzduší, prachové částice, mortalita.

Úvod

Je všeobecně známo, že počasí a podnebí ovlivňují zdravotní stav lidí. Všichni víme, že se cítíme lépe při stálém počasí než při jeho změnách. Potíže nemocných i akutní zhoršení jejich zdravotního stavu a počty nemocných přijímaných do nemocnic se mění podle změn počasí. Nepochybný škodlivý vliv mají extremní teploty. V obdobích veder i chladu stoupá mortalita. I u nás to bylo prokázáno při podrobné analyse úmrtí v mnohaletých obdobích (1, 2). V minulosti byla věnovaná velká pozornost různým meteorologickým vlivům jako změnám tlaku, vlhkosti, přechodům front a podobně (3). Studovaly se i vlivy slunečního záření, zemského magnetismu a vliv gravitace měsíce (4). Komplexnost vlivu vnějšího prostředí a jeho měnivost i adaptace organismu způsobují, že vzájemné vztahy se analyzují obtížně a prokazují jen na velkých souborech po delší době.

Nepříznivý vliv znečištění ovzduší je znám již od 19. století. Pojem kyselý déšť vznikl v roce 1872. Ve 20. století se v hospodářsky vyspělých zemích znečištění ovzduší značně zhoršilo, zvláště ve velkých průmyslových oblastech. Vznikla a byla popsána řada extremních smogových situací, které byly spojeny se zvýšením morbidity i mortality. Díky úsilí o snížení emisí se stav ovzduší začal v druhé polovině 20. století zlepšovat. U nás k tomu došlo až po změně režimu v 90. let minulého století. Znečištění ovzduší se však stále věnuje pozornost, neboť v mnoha různých oblastech světa znečištění trvá a je popisován vliv na vznik a průběh akutních i chronických chorob. Nejdříve byly v centru zájmu choroby dýchacího ústrojí, nyní se věnuje zájem především kardiovaskulárním chorobám včetně úmrtí na ně (5, 6).

Složení škodlivin v ovzduší

Znečištění ovzduší je způsobeno směsí plynů, kapalin a pevných částí. Velkou roli hrál dříve SO₂. Je vysoce dráždivý a s vodou vytváří kyselinu sírovou. Je vychytáván v horních cestách dýchacích. Vznikal při spalování uhlí v tepelných elektrárnách a unikal ve velkém množství do ovzduší. Nyní se považuje za ukazatele domácího vytápění. Toxikologický a epidemiologický výzkum se soustřeďuje na NO₂, neboť je sledován v celém světě. Vzniká z NO, který se tvoří ve spalovacích motorech vozidel, v průmyslu a v elektrárnách. Hraje roli při vzniku přízemního ozonu. Vysoké koncentrace NO jsou u rušných silnic ráno a pozdě odpoledne. CO vzniká při nedokonalém spalování paliv v průmyslu, zemědělství, vytápění i kouření tabáku. Je spíše ukazatelem znečištění jinými látkami, než aby se přímo uplatnila jeho toxicita. Ozon je vysoce reaktivní. Jeho nízké koncentrace jsou všudypřítomné. Ve stratosféře vzniká působením slunečního záření na kyslík a brání vstupu ultrafialového záření do atmosféry. V troposféře vzniká působením ultrafialového záření na kysličníky dusíku vznikající v motorech aut a v průmyslu. Nejvíce ho vzniká v teplé letní dny. Největší pozornost v posledních letech je věnovaná prašným (prachovým, suspendovaným) částicím (PM, particulate matter). Jsou to heterogenní směsí pevných a kapalných částic a jejich složení se v čase i prostoru neustále mění. Vznikají z vytápění, z výfukových plynů aut, z útržků pneumatik, prachu silnic, při spalování v tepelných elektrárnách a při různé průmyslové i zemědělské činnosti, při požárech a podobně. Byly v nich zjištěny tisíce látek. Nejčastější součástí jsou nitráty, sulfáty, uhlík, polycyklické uhlovodíky, kovy i biologické látky jako endotoxiny a částečky buněk. Velikost částic velmi kolísá. Jen částice s průměrem pod 10 μm (PM₁₀) se mohou dostat do bronchiálního stromu, a proto byly v centru pozornosti. Jejich největším zdrojem u nás je vytápění domácností (38 %) a doprava (20 %) (7). Až do alveolů se mohou dostat drobné částice s průměrem pod 2,5 μm (PM_2,5) a ještě menší částice (ultrajemné s průměrem 0,1 μm a méně) (PM_0,1) mohou proniknout do krevního oběhu a do různých orgánů. K těmto nejmenším částicím se nyní přesouvá pozornost. Na znečištění ovzduší vnitřních prostor se významně podílí, jak je dobře známo, kouření a koncentrace škodlivin jsou mnohem vyšší než ve venkovním vzduchu (6). Jednotlivé škodliviny mohou působit samostatně, nejčastěji však v kombinacích. 

MECHANISMUS PŮSOBENÍ

Mechanismus působení znečištěného ovzduší na organismus se stále zkoumá. Znečištěný vzduch v plicích ale i v cirkulaci, endoteliích, myokardu, vyvolává kaskádu zánětlivých dějů s celkovou odezvou (stoupá koncentrace C-reaktivního proteinu a dalších ukazatelů zánětu), tvoří se kyslíkové radikály a vzniká oxidační stres. Byl prokázán vliv na srdeční frekvenci (vzestup i pokles) a pokles její variability a na vzestup krevního tlaku v klidu i při cvičení, vzestup ejekční frakce levé komory srdeční. Mění se reaktivita vaskulárního tonu. Stoupá viskozita plazmy, bylo popsáno zkrácení protrombinového času, a tak vzniká prokoagulační stav. Takto lze vysvětlit při náhlém zhoršení znečištění vzduchu akutní zhoršení zdravotního stavu, jako je infarkt myokardu, náhlá smrt, srdeční insuficience, plicní embolie. Uvedené děje pravděpodobně se podílejí i na progresi aterosklerózy. Potvrzují to některé experimentální práce a nepřímo proto svědčí i řada epidemiologických studií (5, 6). 

VLIVY ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ

Krátkodobé vlivy znečištění ovzduší se studují srovnáváním denních počtů zemřelých nebo nemocných s hodnotami znečištění ve sledovaný den nebo v několika předchozích dnech při několika ročním sledování. Je nutné vzít v úvahu i vlivy počasí, roční období, dny v týdnu a podobně. I metodika měření znečištění není jednotná. Zpracování výsledků je velmi obtížné. V řadě studií v USA i v Evropě byl prokázán vzestup celkové i kardiovaskulární mortality, vyšší výskyt ischemické choroby srdeční, arytmií a srdeční insuficience při vzestupu koncentrace prachových částic (PM₁₀ , PM_2,5), ale i NO₂, SO₂. Za zvláště ohrožené se považují starší osoby a pacienti s kardiovaskulárním onemocněním (5–8). Vliv znečištění ovzduší nemusí být ve všech oblastech a u všech skupin osob stejný. V západní Evropě a USA je situace podobná, riziko je však větší v Kanadě (7). V USA je menší riziko na západním pobřeží, v Kalifornii než ve střední a východní části (9). V Denveru při sledování starších osob byl větší příjem do nemocnic pacientů s kardiovaskulárními chorobami při vyšších venkovních teplotách, při vzestupu koncentrací ozonu, CO, SO₂. Neprokázali však vliv znečištění prachovými částicemi a NO₂ (10). Největší riziko zvýšení mortality při znečištění ovzduší je u starších osob v Evropě prokázáno v jižních městech. Ve střední a severní Evropě je riziko jen nevýznamně zvýšené a v Ženevě byl dokonce opačný vztah (11). V Bratislavě a v některých polských městech se nepodařilo (při použití stejného, APHEA protokolu) prokázat vztah mezi znečištěním ovzduší a denní mortalitou v 80. letech minulého století (12, 13).

Řada prací prokazuje i škodlivý vliv dlouhodobého znečištění ovzduší na mortalitu a kardiovaskulární morbiditu. Při zpracovávání výsledků je nutné vzít v úvahu počty kuřáků, rizikové faktory, vývoj mortality, věkovou skladbu a další faktory. Ve studii z šesti měst USA na 8000 osobách byl po 15letém sledování prokázán pevný a statisticky významný vztah mezi znečištěním a mortalitou. Riziko (RR) v nejvíce znečištěném městě oproti nejméně znečistěnému bylo pro celkovou mortalitu 1,26, pro kardiovaskulární mortalitu 1,37, u kuřáků však 2,0 a 2,3 (14). Další, mnohem větší studie (asi 500 000 osob), výsledky potvrdila: Při vzestupu PM_2,5 o 10 μg/m³ bylo upravené riziko úmrtí na všechny kardiovaskulární choroby plus diabetes 1,12, na ischemickou chorobu srdeční 1,18, na dysrytmie 1,13 (15). I při sledování dlouhodobého vlivu znečištění se potvrdilo, že v Kalifornii vysoké znečištění ovzduší mortalitu nezvyšuje oproti středním a východním částem USA (14). Dvě velké studie prokázaly škodlivý vliv prachových částic (PM₁₀ a PM_2,5) na kardiovaskulární příhody a mortalitu u žen (16, 17). Další menší studie prokázala škodlivý vliv částic různé velikosti u žen, nikoli u mužů. Riziko bylo největší pro PM_2,5 a při působení ozonu (18). Ve Francii sledovali v 7 městech 25 let mortalitu a vztahovali ji k úrovni znečištění ovzduší v roce 1970. Až při opakovaném zpracování prokázali vliv prachových částic jako celku, NO, NO₂ pro mortalitu (RR 1,05) a podobný vztah byl i pro kardiopulmonální onemocnění (19). Ve Stockholmu sledovali 30 let osoby středního věku. Neprokázali vztah dlouhodobého znečištění k výskytu infarktu myokardu, byla tendence k větší úmrtnosti na infarkt myokardu zvláště mimo nemocnici (pro NO₂, CO, PM₁₀, SO₂) (20).

Hlavním zdrojem znečištění ovzduší je v posledních letech doprava. Proto nepřekvapí, že řada prací prokazuje zvýšenou kardiovaskulární nemocnost, známky aterosklerózy i mortalitu v blízkosti rušných ulic, např. (21).

Vyspělé státy již několik desetiletí úspěšně usilují o zlepšení stavu ovzduší. Až v poslední době se objevily doklady, že pokles znečištění jemnými prachovými částicemi (PM_2,5) v 51 městských aglomeracích v USA je provázen prodloužením očekávané střední délky života (20). Podobný příznivý vliv nastal v Londýně po omezení dopravy v roce 2003 (22). 

A jaká je situace u nás?

Znečištění ovzduší v 80. letech minulého století bylo extremní. Proto neudivuje, že byl prokázán vliv znečištění na mortalitu dětí (23). Nemocnost dětí v okrese Teplice a Prachatice v letech 1994–1996 byla sledovaná v další práci. Oba okresy se značně liší znečištěním prachovými částicemi a SO₂. Výsledky naznačily, že znečištění ovzduší může zvýšit citlivost dětí k infekci (24). Krátkodobý vliv ovzduší na mortalitu byl u nás studován v rámci Evropské studie APHEA. Její výsledky byly publikovány v mnoha pracích. Bylo zjištěno, že ve středoevropských městech byl vliv menší než v jiných oblastech (11–13). Výsledky od nás nebyly samostatně publikovány. V publikaci zaměřené na starší osoby (11) jsou na obrázku uvedeny údaje z jednotlivých měst. V Praze nebyl prokázán významný vzestup denní mortality při vzestupu koncentrace prachových částic a v Teplicích byla jen tendence k vzestupu (asi o 0,7%). Denní úmrtnost a znečištění ovzduší v severních Čechách (okresy Chomutov, Most, Teplice, Ústí nad Labem a Děčín) byly zkoumáno v letech 1982–1994 (25). Vzestup celkového polétavého prachu o 100 μg/m³ byl spojen s významným vzestupem celkové denní úmrtnosti o 3,4 %. Byly zjištěny výrazné rozdíly v tomto vztahu mezi muži a ženami. Signifikantní vzestup v celkové a kardiovaskulární mortalitě byl nalezen u mužů mladších než 65 let, zatímco u žen stejného věku bylo nalezeno významné snížení. V populaci starší než 65 let naopak úmrtnost žen významně vzrostla, úmrtnost mužů se významně snížila. Autoři neprokázali vliv PM₁₀ ani PM_2,5. Vysvětlení pro nečekané nálezy nemají a doporučují další výzkum. U nás nejsou studie, které by sledovaly dlouhodobý vliv znečištění. Pokračování ve sledování vlivu znečištění ovzduší je vhodné i proto, že v 90. letech minulého století se snížila mortalita a i ovzduší se radikálně zlepšilo. Přetrvává však znečištění ovzduší prašnými částicemi, polycyklickými aromatickými uhlovodíky a přízemním ozonem (26).

Údaje o stavu ovzduší k mortalitě z posledních 15 let nemáme. Velmi hrubou orientaci přinesou mapy znečištění ovzduší (obr. 1 a 2) (26) a mapy ukazující standardní mortalitu (obr. 3) (27) v jednotlivých okresech. Podle očekávání je největší znečištění a mortalita v Severočeské uhelné pánvi a na Ostravsku. V těchto oblastech lze očekávat i vysoký výskyt rizikových faktorů kardiovaskulárních chorob a vysokou morbiditu. Velmi vysoké znečištění, avšak nízká celková i kardiovaskulární mortalita, je v Praze. V širokém pásu sahajícím do východních Čech a v nížinách na Moravě jsou velké oblasti s velkým znečištěním ovzduší a poměrně nízkou mortalitou. Nelze také prokázat korelaci mezi úrovní znečištění ovzduší v okresech a celkovou nebo kardiovaskulární mortalitou v okresech. Je zřejmé, že toto jednoduché zpracování nesvědčí pro významný vliv znečištění ovzduší na celkovou ani kardiovaskulární mortalitou v České republice.

Z uvedených údajů vyplývá, že škodlivý vliv znečištění ovzduší na zdravotní stav populace, na morbiditu i mortalitu celkovou i kardiovaskulární a plicní, je prokázaný. Je však relativně malý. Vliv je malý z hlediska jednotlivce. U jednotlivých osob se musíme zaměřit na klasické rizikové faktory. Kouření znečistí ovzduší místnosti řádově více, než jsou nejvyšší venkovní koncentrace škodlivin. Znečištění ovzduší působí na velkou část populace, a proto je závažné. Škodlivý vliv na zdraví může asi být překryt mnoha různými faktory, např. meteorologickými, i vysokou úrovní klasických rizikových faktorů kardiovaskulárních chorob, i pasivním kouřením i vysokou morbiditou a mortalitou v určitých oblastech. To by mohlo být vysvětlením pro prokazatelný škodlivý vliv ovzduší v městech jižní Evropy a ne ve střední Evropě a ani v Severočeské uhelné pánvi.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Jiří Spáčil, CSc.

III. interní klinika 1. LF UK a VFN U Nemocnice 1,

128 08 Praha 2

e-mail: spacil.jiri@vfn.cz