مطالعه‌های اپیدمیولوژیک ، هوای کثیف را از عوامل افزایش خطر بروز بیماری زوال عقل و سایر اختلالات مغزی دانسته‌اند. این نتیجه به‌ویژه برای ما ایرانیانی که از نظر آلودگی هوا ، در رتبه‌های بالای جهانی قرار داریم، حائز اهمیت است. پژوهش‌های جدید در تلاش است تا میزان و شیوه آسیب آلاینده‌ها به مغز را مشخص نمایند.

پیش از این ثابت شد که آلودگی هوا، به شکل ذرات معلق مانند گاز ازُون یا سایر گازهای سمی منجر به بروز بیماری‌هایی مانند آسم، سرطان ریه و سایر بیماری‌های تنفسی شده و ذرات معلق در هوا نیز خطر دچار شدن به بیماری‌های قلبی را افزایش می‌دهند. ( Heart Fail. Rev-2017) تا به امروز در زمینه تاثیر آلودگی هوا بر مغز، آن‌چنان که باید مطالعه‌ای انجام نشده بود ، اما اکنون، این حوزه از تحقیقات بیشتر مورد توجه قرار گرفته و سبب ایجاد نگرانی در سراسر جهان شده است. در ژانویه سال 2023 در بررسی سالانه فارماکولوژی و سم شناسی یکی از موضوعاتی که مورد بررسی قرار گرفت ، سمیت عصبی مرتبط با آلودگی هوا بود . سَمیّت عصبی (Neurotoxicity) گونه‌ای از سَمیّت است که در آن یک عامل زیستی، شیمیایی یا فیزیکی، اثر نامطلوبی بر ساختار یا عملکرد دستگاه عصبی مرکزی و یا پیرامونی ایجاد می‌کند.مطالعه‌های بسیار حاکی از آن بود که میزان بالاتر آلودگی هوا با افزایش خطر ابتلا به زوال عقل، افسردگی، اضطراب و روان‌پریشی در ارتباط است. پژوهشگران همچنین شواهد و پیوندهایی با بیماری‌های رشدی-عصبی مانند اختلال اوتیسم و ​​نقص‌های شناختی در کودکان مشاهده نموده‌اند. (Nature Rev. Neurosci-  J. Alzheimers Dis.- Trends Neurosci.)

در سال 2020، نشریه Lancet آلودگی هوا را به عنوان یکی از عوامل اصلیِ ابتلا به زوال عقل به رسمیت شناخت. در گزارش‌های بعدی خود در سال گذشته نیز قرار گرفتن در معرض ذرات معلق هوا را یک نگرانی شدید و قابل توجه دانست . در همین حال، گزارشی در سال 2022 از کمیته دولت بریتانیا ارائه گردید که در مورد اثر آلاینده‌های هوا و ارتباط آن با زوال عقل ، خواستار مطالعات بیشتر شد. به همین ترتیب، دستورالعمل‌هایِ جهانیِ کیفیت هوا در سال 2021 از سوی سازمان بهداشت جهانی (WHO) بر اهمیت مطالعه تاثیرعصبی آلودگی هوا بر افراد جوان و مسن تاکید داشت.

مطابق تخمین سازمان جهانی بهداشت 99 درصد از جمعیت جهان در معرض آلودگی بالاتر از حد توصیه شده قرار دارند و به‌ویژه بسیاری از کشورهای درحال توسعه ​​کیفیت هوای پایینی دارند. 

اما امروزه پژوهشگران معتقدند که حتی قرار گرفتن در معرض میزان پایین آلودگی که به‌عنوان ایمن شناخته می‌شود نیز روی عملکرد مغز تاثیرگذار است. اکنون که عوارض این پدیده دست‌ساز انسانی بر سلامت انسان آشکار شده است ، پژوهشگران در تلاش هستند تا با شناخت عملکرد این مشکلات ،به راه‌حلی برای کاهش آسیب آن دست پیدا کنند. بنابراین باید در آغاز به پرسش زیر پاسخ دهند : 

چه عواملی در آلودگی هوا منجر به پدید آمدن این آسیب‌ها می‌شوند؟

1. یافتن ارتباط میان آلودگی هوا و آسیب‌های مغزی

در آغاز سال 2010 بود که نخستین زنگ خطر‌ها در مورد آسیب‌های مغزی ناشی از آلودگی هوا به صدا در آمد. اما موضوع چه بود ؟ در اواخر دهه  2000 و آغاز دهه 2010 میلادی بود که روی مغز کودکان و سگ‌ها در شهر مکزیکوسیتی بررسی‌هایی انجام گرفت. طی تصویربرداری‌های عصبی (Neuroimaging) که صورت پذیرفت ، ضایعاتی در ماده سفید متصل‌کننده نواحی مغزِ برخی از کودکانی که در این شهر بسیار آلوده زندگی می‌کردند مشاهده گردید و بیشتر از کودکانی بود که در مناطق کمتر آلوده سکونت داشتند. همچنین قشر پیش‌پیشانی (Prefrontal cortex) نیز آسیب‌پذیر به نظر می‌رسید. و کودکان آن شهر، بدون هیچ عامل خطر دیگری برای اختلالات مغزی، عملکرد به نسبت ضعیفی در وظایف شناختی داشتند . ( Brain Cogn. – 2008.)

پژوهش‌گران در این تصاویر از بافت‌های‌مغزی کودکان ساکن مناطق شهری مکزیکو‌سیتی، نشانه‌های مرتبط با بیماری آلزایمر از جمله پلاک‌های آمیلوئید بتا  (دو تصویر بالا) ، توده‌های فسفریله شده عصبی پروتئین تائو (پایین سمت چپ)، ایمونوراکتیو شدن هرم پیشانی پروتئین شماره 43 ( TDP-43) (پایین سمت راست) را مشاهده نمودند.

Int. J. Environ. Res. Public Health 3, 11568 (2021)

آلودگی ، ترکیب پیچیده‌ای از گازها و ذراتی است که ساختار و مواد تشکیل دهنده آن با توجه به منبع تولید شده متفاوت است. از مهمترین عوامل آلودگی به کارخانه‌های صنعتی و وسایل نقلیه می‌توان اشاره نمود . اجاق‌های آشپزی ، دود ناشی از آتش‌سوزی و گردوغبار بیابان‌ نیز از جمله دلایل دیگری هستند که منجر به آلودگی هوا می‌شوند. احتراق سوخت و سایر منابع، سبب آزاد شدن اکسیدهای نیتروژن و گوگرد، مونوکسید کربن و ازون می‌شود. بررسی‌ها در کشورهای مختلف، از جمله چین که مقررات کیفیت هوا را در دهه‌های اخیر به شدت بهبود بخشیده ، همچنان ارتباطی میان آلودگی و اختلالات مغزی را گزارش می‌دهد.در سال 2023، مطالعه روی بیش از 389000 نفر در بریتانیا، نشان داد که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض ذرات معلق در هوا، اکسید نیتریک و دی اکسید نیتروژن با شدت بیشتر افسردگی و اضطراب در ارتباط است. این مطالعه روی این واقعیت تاکید داشت که حتی سطوح اندکی از این آلودگی‌ها ، خطر این عوارض را افزایش خواهد داد. (JAMA Psychiatry  (2023))

بررسی دیگری که در دسامبر 2024 انجام شد ، مطالعه‌ای بود که طی 16 سال روی بیش از دویست‌هزار نفر ساکن در اسکاتلند انجام شد و نشان داد که قرار گرفتن در معرض بیشتر دی اکسید نیتروژن با افزایش پذیرش در بیمارستان به دلیل اختلالات سلامت روان و رفتار مرتبط است. ( BMJ Open (2024)).

در همین حال، پژوهش‌ها در فرانسه، آمریکا و چین حاکی از آن است ، در مناطقی که کیفیت هوا بهبود یافته است، با کاهش میزان زوال عقل، زوال شناختی و افسردگی در جمعیت‌های سالخورده‌تر روبرو شده است. ( Lancet 404, 572–628 (2024))

مطالعات مشاهده‌ای نیز آلودگی هوا را با تغییرات ساختاری در مغز، مانند کاهش حجم هیپوکامپ مرتبط دانسته‌اند که این موضوع خود از دلایل افزایش خطر زوال عقل در افراد سالخورده است. ( Environ. Res2022)

بررسی‌های آزمایشگاه هرتینگ در کالیفرنیا ، پیرامون داده‌های تصویربرداری عصبی از مغز در حال رشد هزاران جوان در سراسر آمریکا نشان می‌دهد که آلودگی هوا سبب اختلال در رشد ماده سفید می‌شود. ماده سفید از شبکه بزرگی از رشته‌های عصبی (آکسون‌ها) در مغز تشکیل شده است که امکان تبادل اطلاعات و ارتباط میان نواحی مختلف مغز را فراهم می‌کند.سال گذشته، همین گروه گزارش داد که به نظر می‌رسد افزایش قرار گرفتن در معرض آلودگی هوا، منجر به تغییر ارتباط نواحی مغز می‌گردد. (Brain Behav. Immun. Health-2024)

این‌ها فقط بخشی از نتایج پژوهش‌هایی است که متمرکز بر آسیب‌های مغزی ناشی از آلودگی هوا است ، در کنار این نتایج انواع بیماری‌های تنفسی ، قلبی ، پوستی و . . . را می‌توان اضافه نمود.

2. مردم در نواحی آلوده ، کدام نوع آلاینده‌ها را تنفس می‌کنند؟

اما موضوع اینجاست که مردم در مناطق آلوده ، کدام گونه از آلاینده‌ها را تنفس می‌کنند . اندازه‌گیری‌های استاندارد کیفیت هوا بر اساس سطوح اجزای گازی اولیه و ذرات معلق است که قطری کمتر از 10 میکرومتر (PM10) یا 2.5 میکرومتر (PM2.5) دارند. اما ذرات معلق در هوا طیف وسیعی از مواد شیمیایی، از نمک‌های ساده گرفته تا ترکیبات بسیار سمی بی‌شمار را حمل می‌کنند که با توجه به منبع و محل تولید متفاوت است.

علاوه بر این، ذرات بسیار ریز به طور معمول نظارت نمی‌شوند. با این حال، ذرات کمتر از 100 نانومتر، واکنش پذیرترین ذرات شیمیایی در هوا هستند و بیشترین احتمال نفوذ به بدن و مغز را دارند. حتی بدون وجود این شکاف در پایش داده‌ها، مطالعات مشاهده‌ای روی افرادی که بسیاری از آلاینده‌ها را تنفس می‌کنند، نمی‌تواند مواد شیمیایی عامل را متمایز نماید. برای نمونه بیماری‌های قلبی-عروقی خود یک عامل خطر شناخته شده در پیدایش زوال عقل است . بنابراین آسیبی که آلودگی هوا به قلب و عروق خونی وارد می‌کند عاملی غیرمستقیم است که باید درنظر گرفت و تنها راه برای متوجه شدن آن، آزمایش است.

3. در آزمایشگاه 

هدف از بررسی‌های آزمایشگاهی چیست ؟ در آزمایشگاه چه ارزیابی‌هایی انجام می‌شود؟

مطالعه‌های آزمایشگاهی می‌تواند نشان دهد که در شرایط کنترل‌شده،  چگونه آلاینده‌های موجود در هوا ، در دنیای واقعی به مغز آسیب می‌رسانند. این آزمایش در سال 2012 و در آزمایشگاه دانشگاهی در نیویورک انجام شد . (University of Rochester, New York/2012) 

این آزمایش که توسط خانم Cory-Slechta انجام گرفت ،مغز موش‌هایی که هوای اطراف دانشگاه را تنفس کرده بودند با موش‌هایی که هوای تصفیه شده تنفس کرده بودند مقایسه شد. گزارش‌های ناشی از بررسی‌های بسیار حاکی از آن بود که موش‌هایی که در طول رشد خود در معرض ذرات فوق ریز قرار گرفتند ، از جمله در رحم یا از طریق تنفس مادرشان ، ماده سفید و بطن‌های مغزی بزرگ داشتند. همچنین موش‌هایی که در طول رشد در معرض آلودگی قرار گرفتند، تکانشگری بیشتر و نقص حافظه کوتاه مدت را نشان دادند. (Environ. Health Perspect/2014)

تغییرات فیزیکی مغز تا حدی با تغییراتی در افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی رشدی مانند اختلال اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی همپوشانی دارد. در حیوانات مسن‌تر، به نظر می‌رسد آلودگی هوا منجر به تسریع رسوب پروتئین‌های آمیلوئید و تائو ، دو عامل مهم و مرتبط با بیماری آلزایمر می‌گردد. اما سایر مطالعات حیوانی آسیب در سطوح آناتومیکی، سلولی و مولکولی را نشان داده است.

توضیح تصویر : اسکن‌های مغزی مناطقی با کاهش ضخامت قشر مغز (مناطق رنگی) را در کودکانی که در سال اول زندگی‌شان در معرض سطوح بالاتری از آلودگی ترافیکی قرار دارند، نشان می‌دهد.

اگرچه نشانه‌های آسیب در پژوهش‌ها متفاوت است، اما در همگی یک جنبه مشترک وجود دارد و آن نیز واکنش‌های التهابی است. بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد ژن‌هایی که واسطه واکنش و پاسخ‌های التهابی هستند، به کار می‌افتند. فراوانی پیام‌رسان‌‌های مرتبط با التهاب بیشتر می‌شود. نشانه‌های استرس اکسیداتیو مشاهده می‌گردد و سلول‌های میکروگلیالی فعال می‌شوند که آسیب را حس نموده و از نورون‌ها محافظت می‌کنند . تمام بخش‌های اصلی از سلول‌های مغز تحت تاثیر قرار می‌گیرد. 

درصورتی‌که عامل این واکنش‌ها التهاب باشد ، می‌تواند توضیح دهد که چرا آلودگی هوا عامل بروز بیماری‌های گوناگون است. التهاب با اختلالات خلقی و مشکلات ناشی از کاهش سن مرتبط است و توانایی ایجاد اختلال در رشد را نیز دارد. التهاب سبب کاهش کیفیت بدن می‌گردد . اما سایر عوامل محیطی و رشدی که در زندگی روزمره شما اتفاق می‌افتد، ممکن است به ایجاد تعادل در مقابل اختلال‌های پیش آمده کمک کند. در این مرحله، پژوهشگران به بررسی این موضوع پرداختند که کدام یک از این آلاینده‌های هوا سبب التهاب می‌شوند .

با بررسی‌هایی که روی مغز انسان پس از مرگشان انجام شد ، شواهد مستقیمی از تجمع آلاینده‌های گوناگون، از جمله نانوذرات و فلزات سمی در بافت مغز مشاهده گردید. ذرات فوق ریز و مواد شیمیایی حاصل از PM2.5 و PM10 که با تنفس وارد بدن می‌شوند ، ممکن است از ریه به داخل خون حرکت نموده و سپس از سد خونی-مغزی عبور نموده و وارد مغز شوند. اما این ذرات همچنین می‌توانند به طور مستقیم با حرکت از حفره‌های بینی در امتداد اعصاب بویایی و از طریق اعصاب دیگر به مغز برسند.

پژوهشگران احتمال می‌دهند که مغز نمی‌تواند با غلظت ناشی از فلزات کنار بیاید و خاطرنشان می‌کنند که چندین دهه است که پاتولوژیست‌ها (آسیب شناسان) سطوح بالایی از فلزات مختلف را در مغز افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی مشاهده کرده‌اند. 

اما آلاینده‌ها برای آسیب به مغز نیازمند ورود به آن نیستند و همان گونه که اشاره گردید با وارد شدن به خون و شاید ملتهب نمودن سد خونی-مغزی ، سبب التهاب در سراسر مغز شوند. از سوی دیگر، التهاب در ریه می‌تواند مولکول‌های هشداردهی درون‌زاد را آزاد نموده و در مرحله اول سد و سپس روی خود مغز تاثیربگذارد. همین عملکرد، پژوهشگران را متقاعد نمود که سرگرم آزمایش این موضوع در سیستم‌های کشت سلولی شده که به عنوان مدلی برای سد خونی- مغزی عمل می‌کنند. این بررسی روی داوطلبان انسانی که سابقه خانوادگی زوال عقل دارند، انجام گرفت. داوطلبان در حال تنفس آلاینده‌های گوناگون هوا مانند انتشار گازهای گلخانه‌ای یا دود چوب، در آزمایشگاه هستند.

آزمایش‌های شناختی تعیین می‌کنند که آیا آلودگی برعملکرد مغز تاثیر می‌گذارد یا خیر، و نمونه‌های خون برای بررسی مولکول‌های در گردش که سبب التهاب می‌شوند و برای مواد شیمیایی آزاد شده در هنگام التهاب مغز مورد آزمایش قرار می‌گیرند. محققان معتقدند ، دانستن اینکه چه افرادی بیشتر در معرض آسیب‌های آلودگی هوا هستند برای درک خطر مهم است و می‌تواند به مکانیسم‌هایی اشاره نماید. آلودگی هوا ممکن است خطر ابتلا به بیماری آلزایمر را در افراد دارای گونه‌ای واریاسیون ژن به نام APOE4، که یک عامل خطر شناخته شده در ابتلا به این بیماری است، به میزان بیشتری افزایش دهد. 

4. سخن پایانی

آلاینده‌ها تهدید جدی برای سلامتی بدن انسان هستند ، این موضوع برهمه روشن است. پژوهشگران نیز خواستار مطالعه بیشتر در مورد چگونگی تاثیر آلودگی هوا بر سلامت هستند . موضوع اینجاست که بررسی‌ها بسیار پیچیده‌تر از مطالعه روی عوارض یک گونه ماده سمی است و اغلب، معیارهای کیفیت هوا بر کاهش فراوان‌ترین آلاینده‌ها تمرکز دارند درصورتیکه ممکن است در دسته سمی عصبی (Neurotoxicity) قرار نگیرند.

مطالعه‌های حیوانی نیز که به بررسی قرار گرفتن انسان در معرض آلاینده‌ها می‌پردازند ، به تجهیزات گران‌قیمت کنترل هوا نیاز دارند که به طور معمول در آزمایشگاه‌های علوم اعصاب استفاده نمی‌شود. اما، در صورت موفقیت آمیز بودن، آزمایش‌ها می‌توان مشخص نمود که کدام آلاینده‌ها بیشتر از سایرین مشکل‌ساز هستند و در نتیجه مقرراتی با هدف بهبود کیفیت هوا اعلام وضع گردد.

منابع : 

1. Nature Medicine

2. World Health Organization

3. Lancet Journal

4. Pubmed

5. Annual Reveiws