Penyakit Alzheimer adalah penyakit otak progresif yang akhirnya meneteskan penderitanya kemampuan mereka untuk mengingat, berkomunikasi dan hidup mandiri. Dengan 2050, itu diproyeksikan untuk mempengaruhi hampir 14 juta orang Amerika dan keluarga mereka, dengan biaya ekonomi satu triliun dolar - lebih dari perkiraan jumlah total untuk mengobati penyakit jantung dan kanker.

Penyebab utama kematian di Amerika, penyakit Alzheimer adalah satu-satunya yang saat ini kita tidak dapat mencegah, menyembuhkan atau bahkan warung. Kami penelitian terbaru berusaha mengubah situasi ini dengan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang penyebab dan mekanisme lingkungan di balik penyakit ini.

Temuan kami membawa kita untuk menyimpulkan bahwa polusi udara luar ruangan, dalam bentuk partikel kecil yang dilepaskan dari pembangkit listrik dan mobil yang merembes ke paru-paru dan darah kita, hampir dapat melipatgandakan risiko demensia pada wanita yang lebih tua. Jika hasil kami berlaku untuk populasi umum, polusi partikulat halus di udara sekitar dapat menyebabkan sekitar satu dari setiap lima kasus demensia.

Penelitian ini, yang pertama menggabungkan investigasi epidemiologis manusia dengan eksperimen hewan, menambah a tumbuh tubuh penelitian dari seluruh dunia yang menghubungkan polusi udara dengan demensia. Ini juga memberi bukti ilmiah pertama bahwa gen risiko Alzheimer yang kritis, APOE4, berinteraksi dengan partikel udara untuk mempercepat penuaan otak.

Dimana ada asap

Penelitian sebelumnya di University of Southern California telah menetapkan bahwa polusi udara mempercepat risiko serangan jantung. Berdasarkan pekerjaan ini, kami mendirikan Grup AirPollBrain untuk memeriksa apakah dan bagaimana paparan partikel halus - dikenal sebagai PM2.5 karena partikel mengukur mikrometer 2.5 atau diameternya - mempengaruhi otak yang menua.

Kami merancang penelitian ini untuk menjawab tiga pertanyaan umum. Pertama, kami ingin mengetahui apakah orang tua yang tinggal di lokasi dengan tingkat PM2.5 luar yang lebih tinggi memiliki peningkatan risiko kerusakan kognitif, terutama demensia. Kami juga ingin tahu apakah orang yang membawa gen berisiko tinggi untuk penyakit Alzheimer, APOE4, lebih sensitif terhadap kerusakan yang berpotensi timbul akibat paparan PM2.5 jangka panjang di udara.

Pertanyaan ketiga kami adalah apakah temuan serupa dapat diamati dengan eksposur terkontrol terhadap partikel pada tikus yang dimodifikasi untuk membawa gen penyakit Alzheimer manusia. Jika kita menemukan efek serupa pada tikus, itu bisa menjelaskan kemungkinan mekanisme yang mendasari apa yang terjadi dalam otak manusia.

Kami berfokus pada wanita yang lebih tua dan tikus betina karena APOE4 memberikan risiko penyakit Alzheimer yang lebih besar pada wanita daripada pria.

Subyek manusia

Untuk komponen penelitian epidemiologi manusia, kami berkolaborasi dengan penyidik ​​dari Studi Memori Prakarsa Kesehatan Wanita, atau WHIMS, yang diikuti oleh sekelompok besar wanita lanjut usia di seluruh negeri, dimulai pada akhir 1990 saat wanita ini berusia 65 sampai 79 tahun namun tidak mengalami demensia atau penurunan kognitif yang signifikan.

Kami menggabungkan data pemantauan EPA dan simulasi kualitas udara untuk membangun model matematis yang memungkinkan kami memperkirakan tingkat PM2.5 di luar ruangan di berbagai lokasi di mana wanita-wanita ini tinggal dari 1999 melalui 2010. Karena WHIMS mengikuti peserta penelitiannya dengan sangat ketat, kami dapat mengumpulkan informasi rinci mengenai faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi risiko demensia seseorang, seperti merokok, olahraga, indeks massa tubuh, terapi hormon dan faktor risiko klinis lainnya seperti diabetes dan jantung. penyakit. Hal ini memungkinkan kami untuk memperhitungkan faktor-faktor lain ini dan lebih baik mengisolasi dampak paparan polusi udara.

Kami menemukan bahwa wanita yang terpapar tingkat PM2.5 yang lebih tinggi memiliki tingkat penurunan kognitif yang lebih cepat dan risiko demensia yang lebih tinggi. Wanita yang lebih tua yang tinggal di tempat di mana tingkat PM2.5 melampaui standar Badan Perlindungan Lingkungan AS memiliki 81 persen lebih besar risiko penurunan kognitif global dan 92 persen lebih mungkin mengalami demensia, termasuk Alzheimer. Risiko lingkungan yang ditimbulkan oleh paparan PM2.5 jangka panjang dua sampai tiga kali lebih tinggi di antara wanita yang lebih tua dengan dua salinan gen APOE4, dibandingkan dengan wanita yang hanya memiliki latar belakang risiko genetik tanpa gen APOE4.

Area non-kontrak tidak memenuhi standar EPA. Area yang tidak dapat diklasifikasikan tidak memiliki cukup data pemantauan terverifikasi untuk menunjukkan bahwa mereka memenuhi standar, tetapi bekerja dengan EPA untuk meningkatkan datanya. USEPA

Model mouse

Untuk penelitian laboratorium, kami mengekspos tikus betina dengan gen Alzheimer terhadap polusi udara nano selama 15 minggu. Itu teknologi pengumpulan partikel udara, ditemukan oleh rekan kami Constantinos Sioutas dari USC's Viterbi School of Engineering, mengumpulkan partikel udara dari tepi kampus USC sebagai sampel udara representatif dari daerah perkotaan.

Data percobaan menunjukkan bahwa tikus yang secara sistematis terpapar pada komponen partikulat ini mengumpulkan endapan protein yang lebih besar yang disebut beta amyloid di otak mereka. Pada manusia, beta-amiloid dianggap sebagai pendorong patologis neurodegenerasi dan merupakan sasaran utama intervensi terapeutik untuk mencegah timbulnya Alzheimer atau memperlambat kemajuannya. Serupa dengan pengamatan epidemiologi pada wanita yang lebih tua, efek ini lebih kuat untuk tikus wanita APOE4, yang cenderung terkena penyakit Alzheimer.

Studi masa depan

Studi masa depan kita akan melihat apakah temuan ini juga berlaku untuk pria, dan apakah obat apa pun yang sedang dikembangkan dapat memberikan perlindungan terhadap paparan polusi udara. Lebih banyak pekerjaan juga diperlukan untuk mengkonfirmasi hubungan kausal dan untuk memahami bagaimana polusi udara masuk dan merusak otak.

Penuaan otak akibat paparan terhadap polusi udara mungkin mulai berkembang, jadi kita juga ingin melihat keterpaparan awal terhadap polusi udara sehubungan dengan penyakit Alzheimer. Kita sudah tahu itu kegemukan dan diabetes adalah faktor risiko Alzheimer. Kita juga tahu bahwa anak-anak yang tinggal lebih dekat dengan jalan bebas hambatan cenderung lebih gemuk, efek yang diperparah jika orang dewasa di rumah tangga adalah perokok.

Berdasarkan model mouse yang ada, orang akan memprediksi bahwa keterpaparan perkembangan polusi udara dapat meningkatkan risiko penyakit Alzheimer. Ini adalah bagian penting dari teka-teki ilmiah yang ingin kami pahami dengan lebih baik.

Polusi udara, kesehatan masyarakat dan kebijakan

Polusi udara tidak mengenal batas. Ini memberi implikasi global studi kami yang harus diperhatikan secara serius oleh pembuat kebijakan dan pejabat kesehatan masyarakat.

Clean Air Act mewajibkan Badan Perlindungan Lingkungan untuk berkembang Standar Kualitas Udara Ambien Nasional yang memberikan margin keamanan yang memadai untuk melindungi populasi sensitif, seperti anak-anak dan orang tua. Di 2012, EPA memperketat standar AS untuk PM2.5. Meskipun demikian, di 2015 hampir 24 juta orang tinggal di kabupaten yang masih ada tingkat polusi partikel yang tidak sehat sepanjang tahun, dan lebih dari 41 juta tinggal di negara-negara yang mengalami lonjakan polusi jangka pendek.

studi terbaru telah menunjukkan bahwa prevalensi demensia di Amerika Serikat menurun antara 2000 dan 2012. Namun, kita tidak tahu apakah tren ini terkait dengan peraturan pencemaran udara, atau jika paparan tingkat PM2.5 yang lebih rendah dalam beberapa tahun terakhir masih menimbulkan beberapa tingkat ancaman jangka panjang bagi orang Amerika yang lebih tua, terutama mereka yang berisiko menderita demensia.

Jika paparan PM2.5 jangka panjang benar-benar meningkatkan risiko demensia, ini akan menyiratkan bahwa organisasi kesehatan masyarakat meremehkan beban penyakit dan biaya perawatan yang sudah besar yang terkait dengan polusi udara. Misalnya, penilaian terbaru dari Organisasi Kesehatan Dunia tentang Indonesia beban global penyakit yang disebabkan oleh PM2.5 tidak termasuk demensia Tingkat polusi udara jauh lebih tinggi di India, China dan banyak negara berkembang lainnya daripada tingkat AS.

Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan pengurangan PM 2.5 ke rata-rata tahunan mikrogram 10 per meter kubik. Phoenix 7777 / Wikipedia, CC BY-SA

Demikian pula dengan EPA diperkirakan bahwa Clean Air Act akan menyediakan hampir US $ 2 triliun manfaat antara 1990 dan 2020, sebagian besar disebabkan oleh berkurangnya kematian dan penyakit. Jika ada hubungan antara pencemaran partikulat dan demensia, Clean Air Act mungkin memberikan manfaat lebih besar daripada estimasi EPA.

Amerika Serikat Rencana Nasional untuk Mengatasi Penyakit Alzheimer, yang diamanatkan oleh undang-undang yang diberlakukan di 2011, bertujuan untuk mencegah atau mengobati penyakit Alzheimer secara efektif oleh 2025. Kami percaya bahwa tindakan yang melemahkan operasi EPA atau melonggarkan peraturan udara yang jelas akan memiliki konsekuensi yang tidak diinginkan yang akan membuatnya menantang untuk mencapai tujuan ini.

Tentang Penulis

Caleb Finch, Profesor Universitas, Leonard Davis School of Gerontology, University of Southern California dan Jiu-Chiuan Chen, Associate Professor of Preventive Medicine, University of Southern California

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon